Herstellung und Charakterisierung neuartiger Kathodenmaterialien auf der Basis von nanostrukturiertem FeF-2-C-Komposit

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Entwicklungen und Untersuchungen neuartiger Konversionskathodenmaterialien für Li-Ionen Sekundär- und Primärbatterien. Die Synthese und die Analyse des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Kathodenmaterialsauf FeF2 / C – Basis wurden mit verschiedenen Charakterisierungsmethoden (TEM, EELS, SAED, EDX, REM, Raman – Spektroskopie, Mößbauer – Spektroskopie, IR – Spektroskopie) untersucht. Zur Messung der elektrochemischen Eigenschaften wurden galvanostatische Versuche unternommen. Das nanostrukturierte FeF2 / C – Kathodenmaterial für Sekundärbatterien besteht aus 3-9 nm großen FeF2 Partikeln, eingebettet in eine leitfähigeGraphitmatrix. Dieses Material konnte über eine relativ einfach durchzuführende Umsetzung von Eisenpentacarbonyl mit Graphitfluorid synthetisiert werden, es zeigt für Konversionsmaterialien sehr hohe Kapazitäten und Reversibilitäten. Durch Variation der Graphitpartikelgröße und Nutzung unterschiedlich kugelgemahlener Graphitfluoride konnte die Kapazität und Reversibilität des Materials beeinflusst und weiter verbessert werden (383 mAh/g bei 25 °C und nach 25 Zyklen). Es konnte ein Zusammenhang zwischen der Ordnung der Gitterstruktur der elektrisch leitenden Kohlenstoffmatrix und den elektrochemischen Eigenschaften des Kathodenmaterials festgestellt werden. Zusätzlich wurde der Synthesemechanismus erklärt, ein Austausch von Precursormaterialien untersucht (Graphitoxid, Molybdänhexacarbonyl, fluorierter Acetylenruß), sowie Graphitfluorid als Kathodenmaterial für Primärbatterien optimiert.