Elektrolyte für
LNMO||Graphit
Zellen
Lithium-Nickel-Mangan-Oxid (LNMO) ist ein kobaltfreies Kathodenmaterial für hochenergetische Lithium-Ionen-Batterien (LIBs). LNMO wird oft als kostengünstige Alternative zu Schichtoxidkathoden angesehen, da es kobaltfrei und nickelarm ist.
Herausforderungen
Aufgrund seiner dreidimensionalen Spinellstruktur hat es außergewöhnliche Eigenschaften, die es für Hochenergie- und Hochleistungsbatterien geeignet machen. Die Lithiierung/Delithiierung der LNMO-Kathode findet bei deutlich höheren Potentialen statt als bei geschichteten Oxiden (≈4,7 V vs. ≈3,8 V vs. Li|Li+), was in Kombination mit einer Graphitanode zu einer um ca. 1 V höheren durchschnittlichen Zellspannung führt.
Allerdings stellt die erhöhte Zellspannung auch eine der größten Hürden dar, da der Elektrolyt einer hohen Belastung ausgesetzt ist, die zu einer kontinuierlichen Zersetzung und einem Kapazitätsabfall führt. Die Herausforderung besteht daher darin, Elektrolyte zu verwenden, die mit der erhöhten Zellspannung von bis zu 4,9 V kompatibel sind. Die Bildung stabiler Elektrolyt/Elektroden-Interphasen ist von großer Bedeutung, um den Elektrolytabbau zu minimieren und die Auflösung von Mangan aus der Kathode zu unterdrücken.
Die Lösung
Formation: 3 Zyklen mit 0,1C CC Ladung / 0,1C CC Entladung
Zyklusrate: 0,5C CCCV Laden / 0,5C CC Entladen
Temperatur: 40 °C
Spannungsbereich: 4.9 – 3.5 V
