Untersuchungen zur Synthese nanoskaliger Lithium-chrom(III)-phosphate und zur Deinterkalation von Silber-chrom(III)-phosphaten mit einer Ergänzung zur Synthese und Charakterisierung von Osmium(IV)-phosphaten

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche Untersuchungen zur nanoskaligen Darstellung von Lithium-chrom(III)-phosphaten insbesondere des LISICONs Li₃Cr₂(PO₄)₃, über verschiedene Synthesemethoden, wie Polyolsynthese oder Solution Combustion Synthesis, durchgeführt. Die Arbeiten erfolgten vor dem Hintergrund der Suche nach neuen leistungsfähigen Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Synthesen der Lithium-chrom(III)-phosphate mittels Solution Combustion Methode ergaben deutlich homogenere Produktzusammensetzungen als mittels Polyolmethode. Es zeigte sich weiterhin, dass die Produkte schon nach vergleichsweise kurzer Temperzeit von wenigen Stunden hochkristallin sind und auch bei deutlich niedrigeren Temperaturen als Lithium-chrom(III)-phosphate aus klassischen Festkörpersynthesen kristallisieren, was zu einer deutlichen Zeitersparnis bei der Synthese führt. Weiterhin wurden in der vorliegenden Arbeit wurden Silber-chrom(III)-phosphate und deren Deinterkalationsverhalten untersucht. Mittels Deinterkalation von Silber sollten metastabile Chromphosphate mit Chrom in der Oxidationsstufe +IV dargestellt werden, die über thermische Gleichgewichtsbedingungen nicht zugänglich sind. Im quasiternären System AgO_0,5 / CrO_1,5 / PO_2,5 wurden die Phasenverhältnisse bei verschiedenen Temperaturen aufgeklärt und zahlreiche Gleichgewichtsbeziehungen gefunden. Erstmalig wurden die drei Verbindungen Ag₃Cr(PO₄)₂, Ag₉Cr₃(P₂O₇)₃(PO₄)₂ und Ag₃Cr₃(PO₄)₄ synthetisiert und kristallographisch charakterisiert. Deinterkalationsexperimente mit den charakterisierten Silber-chrom(III)-phosphaten zeigten, dass ein Ausbau von Silber möglich ist. Remissionsmessungen der Produkte ergaben jedoch, dass es bei keiner der Verbindungen zu einer Oxidation des dreiwertigen Chroms kommt. Vielmehr ist davon auszugehen, dass es eine Oxidation der Phosphatgruppen stattfindet.