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Kupfer- und Eisenoxide als Konversions-Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien: Thermodynamische und Elektrochemische Untersuchungen

15 Dec 2016-
TL;DR: In this article, a thermodynamic approach was used to elucidate the electrochemical behavior of conversion-type electrodes using Li-Cu-O and Li-Fe-O as model material systems.
Abstract: Konversionselektroden sind vielversprechende Elektrodenmaterialien fur zukunftige Lithium-Ionen-Batterien, da sie sehr hohe spezifische Kapazitaten im Vergleich zu Interkalationselektroden aufweisen. In dieser Arbeit wird ein thermodynamischer Ansatz gewahlt, um den elektrochemischen Prozess von Konversions-Elektroden anhand der Modell-Systeme Li-Cu-O und Li-Fe-O zu beleuchten. Mit den konsistenten thermodynamischen Beschreibungen konnen elektrochemische Eigenschaften berechnet werden. Conversion-type electrodes are promising electrode materials for future lithium ion batteries since they exhibit high specific capacities compared to intercalation-type eclectrodes. In this work, a thermodynamic approach was used to elucidate the electrochemical behavior of conversion-type electrodes using Li-Cu-O and Li-Fe-O as model material systems. electrochemical properties can be calculated using self-sonstistent thermodynamic descriptions developed in this work. Umfang: XVI, 291 S. Preis: €48.00 | £44.00 | $84.00
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TL;DR: In this paper, the multiferroicity in LiCu2O2 single crystals is studied using resonant soft x-ray magnetic scattering, hard xray diffraction, heat capacity, magnetic susceptibility, and electrical polarization.
Abstract: Multiferroicity in LiCu2O2 single crystals is studied using resonant soft x-ray magnetic scattering, hard x-ray diffraction, heat capacity, magnetic susceptibility, and electrical polarization. Two magnetic transitions are found at 24.6 K (T1) and 23.2K (T2). Our data are consistent with a sinusoidal spin structure at T2

35 citations

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21 Oct 2020
TL;DR: In this article, an Au-Ni-Multilagenproben unter Ultrahochvakuumbedingungen (UHV) durchgefuhrt wurden, zeigten, dass die Dicke der einzelnen Schichten im Multilagensystem einen starken Einfluss auf die Reibung hat.
Abstract: Das Verstandnis von Reibung und Verschleis metallischer Oberflachen ist eine kontinuierliche Herausforderung fur Ingenieure und Wissenschaftler – wurde man die industriellen Prozesse des 21. Jahrhunderts insgesamt betrachten, ergabe sich eine beachtlicher Energieaufwand durch Reibungsprozesse mit entsprechend grosen wirtschaftlichen Auswirkungen. Es ist daruber hinaus sehr schwierig, Reibung und Verschleis metallischer Oberflachen vorherzusagen, wenn der Einfluss der Randzonenverformung berucksichtigt werden soll. Studien zu den Verformungsmechanismen von Metallen und Legierungen ermoglichen ein besseres Verstandnis der Reibungs- und Verschleismechanismen von Werkstoffen mit genau definierten Ausgangsgefugen. In diesem Rahmen wurde in der vorliegenden Arbeit der Einfluss der Randzonenverformung auf das gemessene Reibungs- und Verschleisverhalten uber eine systematische experimentelle Studie an einem Au-Ni-Multilagenmodellsystem untersucht. Die Reibexperimente, die an Au-Ni-Multilagenproben unter Ultrahochvakuumbedingungen (UHV) durchgefuhrt wurden, zeigten, dass die Dicke der einzelnen Schichten im Multilagensystem einen starken Einfluss auf die Reibung hat. Grund dafur ist der Ubergang der vorherrschenden Verformungsmechanismen nahe der Oberflache. Die Versuche geben auch einen neuen Ansatz vor fur metallische Systeme in trockener und sauberer Umgebung vor: Die Verringerung der Reibkraft kann durch stabile Gefuge, z.B. uber Legierungen, erreicht werden. Durch die ultrafeinen Korner, die durch mechanische Vermischung gebildet wurden, erhoht sich die Zahl der Korngrenzen. Die Verformung uber die Korngrenzen ergibt einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Mit zunehmender Zyklenzahl bildete sich ein metastabiles Gefuge aus Au und Ni, das bis zum Bruch der Triboschicht erhalten blieb. Um den Einfluss der Umgebung auf Reibung und Verschleis metallischer Werkstoffe zu betrachten, wurde der zweite Teil der Versuche unter definierter Stickstoffatmosphare durchgefuhrt. Wie bereits unter UHV-Bedingungen wurde ein deutlicher Anstieg des Reibungskoeffizienten mit zunehmender Schichtdicke gefunden. Die Reibungskrafte waren jedoch insgesamt hoher als unter UHV-Bedingungen. Aufgrund der anderen Grenzflacheneigenschaften wurde verglichen zu den UHV-Bedingungen ein unterschiedliches Verschleisverhalten als auch eine andere Randzonengefugeentwicklung gefunden.

27 citations

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22 Feb 2017
TL;DR: In this article, different formulations for the thermodynamic quantities of a grand potential model along with practices to determine parameters from datasets are discussed, and the framework is used to study solidification of Al-Si-Mg for a variation of composition, diffusivities and surface energy anisotropies.
Abstract: The utilization of thermodynamic and mobility data plays a major role in phase-field modeling. This work discusses different formulations for the thermodynamic quantities of a grand potential model along with practices to determine parameters from datasets. The framework is used to study solidification of Al-Si-Mg for a variation of composition, diffusivities and surface energy anisotropies. To verify the simulations, they are compared with solidification theories. Umfang: XVI, 210 S. Preis: €46.00 | £42.00 | $81.00

23 citations

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15 Feb 2019
TL;DR: In this article, the failure mechanisms of flexible printed devices are analyzed by correlating their electrical or structural properties with applied strain, supported by detailed micro-structural investigations, and the authors propose a failure mechanism analysis method to understand their failure mechanisms.
Abstract: Ink-jet printed devices on the flexible substrate are inexpensive and large area compatible as compared to rigid substrates. However, during fabrication and service they are subjected to complex strains, resulting in crack formation or delamination within the layers, affecting the device performance. Therefore, it is necessary to understand their failure mechanisms by correlating their electrical or structural properties with applied strain, supported by detailed microstructural investigations. Umfang: X, 127 S. Preis: €40.00 | £37.00 | $70.00

20 citations

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TL;DR: In this article, the authors combine drop solution calorimetry with density function theory calculations to systematically investigate the thermodynamic properties of ternary Li-Cu-O phases.
Abstract: Compounds in the Li–Cu–O system are of technological interest due to their electrochemical properties which make them attractive as electrode materials, i. e., in future lithium ion batteries. In order to select promising compositions for such applications reliable thermochemical data are a prerequisite. Although various groups have investigated individual ternary phases using different experimental setups, up to now, no systematic study of all relevant phases is available in the literature. In this study, we combine drop solution calorimetry with density function theory calculations to systematically investigate the thermodynamic properties of ternary Li–Cu–O phases. In particular, we present a consistently determined set of enthalpies of formation, Gibbs energies and heat capacities for LiCuO, Li2CuO2 and LiCu2O2 and compare our results with existing literature.

4 citations

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28,888 citations


"Kupfer- und Eisenoxide als Konversi..." refers background in this paper

  • ...In diesem Fall können andere Algorithmen, wie etwa der von Marquardt [118], angewandt werden....

    [...]

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TL;DR: In this paper, a structure refinement method was described which does not use integrated neutron powder intensities, single or overlapping, but employs directly the profile intensities obtained from step-scanning measurements of the powder diagram.
Abstract: A structure refinement method is described which does not use integrated neutron powder intensities, single or overlapping, but employs directly the profile intensities obtained from step-scanning measurements of the powder diagram. Nuclear as well as magnetic structures can be refined, the latter only when their magnetic unit cell is equal to, or a multiple of, the nuclear cell. The least-squares refinement procedure allows, with a simple code, the introduction of linear or quadratic constraints between the parameters.

14,360 citations


Additional excerpts

  • ...Adam mit Hilfe der Rietveldanalyse [175, 176]....

    [...]

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28 Sep 2000-Nature
TL;DR: It is reported that electrodes made of nanoparticles of transition-metal oxides (MO), where M is Co, Ni, Cu or Fe, demonstrate electrochemical capacities of 700 mA h g-1, with 100% capacity retention for up to 100 cycles and high recharging rates.
Abstract: Rechargeable solid-state batteries have long been considered an attractive power source for a wide variety of applications, and in particular, lithium-ion batteries are emerging as the technology of choice for portable electronics. One of the main challenges in the design of these batteries is to ensure that the electrodes maintain their integrity over many discharge-recharge cycles. Although promising electrode systems have recently been proposed, their lifespans are limited by Li-alloying agglomeration or the growth of passivation layers, which prevent the fully reversible insertion of Li ions into the negative electrodes. Here we report that electrodes made of nanoparticles of transition-metal oxides (MO, where M is Co, Ni, Cu or Fe) demonstrate electrochemical capacities of 700 mA h g(-1), with 100% capacity retention for up to 100 cycles and high recharging rates. The mechanism of Li reactivity differs from the classical Li insertion/deinsertion or Li-alloying processes, and involves the formation and decomposition of Li2O, accompanying the reduction and oxidation of metal nanoparticles (in the range 1-5 nanometres) respectively. We expect that the use of transition-metal nanoparticles to enhance surface electrochemical reactivity will lead to further improvements in the performance of lithium-ion batteries.

7,404 citations


"Kupfer- und Eisenoxide als Konversi..." refers background in this paper

  • ...Auch FeO zeigt elektrochemische Aktivität nach dem Konversionsmechanismus, wobei die Zyklenstabilität gering ist [65] und die zu erwartende theoretische spezifische Kapazität von 764 mAh/g gegenüber der von Fe2O3 oder Fe3O4 gering ist....

    [...]

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4,987 citations


"Kupfer- und Eisenoxide als Konversi..." refers background in this paper

  • ...Dies wird mit dem Redlich-Kister Exzess-Modell berücksichtigt [95]....

    [...]

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TL;DR: In this article, the authors present the data for the condensed phases of 78 elements as currently used by SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) as a sound basis for the critical assessment of thermodynamic data, thereby, perhaps, limiting unnecessary duplication of effort.
Abstract: Thermodynamic data for the condensed phases of 78 elements as currently used by SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) are tabulated. SGTE is a consortium of seven organisations in Western Europe engaged in the compilation of a comprehensive, self consistent and authoritative thermochemical database for inorganic and metallurgical systems. The data are being published here in the hope that they will become widely adopted within the international community as a sound basis for the critical assessment of thermodynamic data, thereby, perhaps, limiting unnecessary duplication of effort. The data for each phase of each element considered aie presented as expressions showing, as a function of temperature, the variation of (a) G-HSER, the Gibbs energy relative to the enthalpy of the “Standard Element Reference” ie the reference phase for the element at 298.15 K and (b) the difference in Gibbs energy between each phase and this reference phase (ie lattice stability). The variation of the heat capacity of the various phases and the Gibbs energy difference between phases are also shown graphically. For certain elements the thermodynamic data have been assessed as a function of pressure as well as temperature. Where appropriate a temperature— pressure phase diagram is also shown. Throughout this paper the thermodynamic data are expressed in terms of J mol−1. The temperatures of transition between phases have been assessed to be consistent with the 1990 International Temperature Scale (ITS90).

4,116 citations


"Kupfer- und Eisenoxide als Konversi..." refers background in this paper

  • ...[116] berechnete die Gitterstabilitäten der 78 wichtigsten Elemente und erreichte gute Übereinstimmung mit den Gitterstabilitäten von Dinsdale [117], mit Ausnahme der Übergangsmetalle....

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  • ...Darin wurde für die Beschreibung der unären Phasen die Daten von Dinsdale übernommen [117]....

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  • ...Die Beschreibung der Freien Enthalpien von Lithium wurden von Dinsdale [117] übernommen, während die Beschreibungen für reines Eisen aus Fernandez Guillermet und Gustafson [273] stammen....

    [...]

  • ...In dem Datensatz des Systems Li-O wurden die Freien Enthalpie-Funktionen der unären Phasen mit den Daten von Dinsdale [117] beschrieben....

    [...]