DE102013226011A1 - Elektrodenmaterial für eine Lithium-Zelle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrodenmaterial für einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium-Zelle, aufweisend mindestens ein erstes lithiierbares Aktivmaterial, welches auf einem Übergangsmetalloxid basiert, und mindestens ein zweites lithiierbares Aktivmaterial, welches auf einem dotierten Übergangsmetalloxid basiert, wobei das dotierte Übergangmetalloxid des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials mit mindestens einem redoxaktiven Element dotiert ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Elektrode.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrodenmaterial und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Elektrodenmaterials sowie einen elektrochemischen Energiespeicher.
  • Stand der Technik
  • Momentan wird die Elektrifizierung des Automobils stark vorantrieben, wobei insbesondere die Lithium-Ionen-Batterie im Fokus der Forschung steht. Um für den Verbraucher interessant zu sein, müssen Batterien für Anwendungen in Elektroautos eine hohe Lebensdauer (> 10 Jahre) gewährleisten. Das bedeutet, dass die Zellspannung und die bei einer Entladung frei werdende Energie auch nach 10 Jahren noch ca. ≥ 90 % der Ausgangswerte betragen sollten. Insbesondere bei sogenannten Hochenergie-Materialien wie das Hochenergie-NCM (LiMO2:Li2MnO3 mit M = Nickel (Ni), Cobald (Co), Mangan (Mn)) sind diese Anforderungen bislang noch nicht erfüllt. Das HE-NCM liefert bislang zwar hohe Start-Spannungen, zeigt jedoch im Laufe der Lebenszeit einen deutlichen Verlust der Spannungslage (Voltage Fade) einhergehend mit einem Abfall der Kapazität (Capacity Fade). Deshalb ist das grundsätzlich hochinteressante Material HE-NCM bislang nicht für kommerzielle Nutzung geeignet.
  • Grundsätzlich ist es basierend auf den bisherigen Erkenntnissen aus der Literatur denkbar, zur Reduzierung des Voltage Fades redoxinaktive Elemente wie Mg(II) und Sn(IV) zu dotieren, die keine Änderung der Oxidationsstufe und keine Wanderung im Material während der Zyklisierung zeigen und somit die Struktur des Materials stabilisieren. Dotierungen von HE-NCM mit Mg und Sn sind literaturbekannt. Die Einführung von redoxinaktiven Elementen verringert zwar den Abfall der Spannung und der Kapazität im Laufe der Zeit, jedoch ist dies mit einem unerwünschten Verlust von Anfangs-Kapazität und -Spannung der Zelle verbunden.
  • Die Erfindung dient daher dazu, den Voltage Fade zu verhindern (oder zumindest drastisch zu verringern), um dadurch die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Zelle oder -Batterie, insbesondere einer HE-NCM Lithium-Ionen-Batterie zu erhöhen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrodenmaterial, beispielsweise ein Kathodenmaterial, für einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium-Zelle, aufweisend
    • – mindestens ein erstes lithiierbares Aktivmaterial, welches auf einem Übergangsmetalloxid basiert, und
    • – mindestens ein zweites lithiierbares Aktivmaterial, welches auf einem dotierten Übergangsmetalloxid basiert,
    wobei das dotierte Übergangmetalloxid des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials mit mindestens einem redoxaktiven Element dotiert ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Elektrodenmaterial für einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium-Zelle, erhältlich durch Synthese
    • – mindestens eines ersten lithiierbaren Aktivmaterials, welches auf einem Übergangsmetalloxid basiert, mit
    • – mindestens einem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial, welches auf einem dotierten Übergangsmetalloxid basiert,
    wobei das dotierte Übergangmetalloxid des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials mit mindestens einem redoxaktiven Element dotiert ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Elektrode, insbesondere eine Kathode für einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere eine Lithium-Zelle, aufweisend mindestens ein derartiges Elektrodenmaterial.
  • Unter einem elektrochemischen Energiespeicher kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere jegliche Batterie verstanden werden. Insbesondere kann ein Energiespeicher neben einer Primär-Batterie vor allem eine Sekundär-Batterie, also einen wieder aufladbaren Akkumulator, umfassen. Eine Batterie kann dabei ein galvanisches Element oder eine Mehrzahl an untereinander verbundenen galvanischen Elementen umfassen oder sein. Beispielsweise kann ein Energiespeicher einen lithiumbasierten Energiespeicher wie etwa eine Lithium-Ionen-Batterie umfassen. Dabei kann unter einem lithiumbasierten Energiespeicher wie etwa einer Lithium-Ionen-Batterie insbesondere ein derartiger Energiespeicher verstanden werden, dessen elektrochemische Prozesse während eines Lade- beziehungsweise Entladevorgangs zumindest teilweise auf Lithiumionen basieren. Dabei kann ein deratiger Energiespeicher Anwendung finden als Batterie für Laptop-, PDA-, Handy- und andere Consumeranwendungen, Elektrowerkzeuge, Gartenwerkzeuge sowie Hybrid-, Plug-in-Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge.
  • Unter einer Lithium-Zelle kann insbesondere eine elektrochemische Zelle verstanden werden, deren Anode (negative Elektrode) Lithium umfasst. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Lithium-Ionen-Zelle, eine Zelle deren Anode (negative Elektrode) ein Interkalationsmaterial, zum Beispiel Graphit und/oder Silicium, umfasst, in welches Lithium reversibel ein- und auslagerbar ist, oder um eine Lithium-Metall-Zelle, eine Zelle mit einer Anode (negativen Elektrode) aus metallischem Lithium oder einer Lithiumlegierung, handeln.
  • Unter dem Aktivmaterial kann ferner im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden werden, welches insbesondere an einem Ladevorgang beziehungsweise Entladevorgang teilnimmt und somit das eigentlich aktive Material darstellen kann. In dem Elektrodenmaterial können dabei neben dem Aktivmaterial bzw. den Aktivmaterialien als solche grundsätzlich ein geeigneter Leitzusatz, welcher insbesondere eines aus der Gruppe von elementaren Kohlenstoffen wie z.B. Ruß, Graphit, Nanotubes aufweist, und ein geeigneter Binder, welcher insbesondere eines aus der Gruppe von natürlichen oder synthetischen Polymeren wie z.B. PVDF (Polyvinylidenfluorid), Alginate, Styrene Butadiene Rubber (SBR), Polyethylenglycol, Polyethylenimin aufweist, angeordnet sein.
  • Unter einem lithiierbaren Material kann insbesondere ein Material verstanden werden, welches reversibel Lithiumionen aufnehmen und wieder abgeben kann. Beispielsweise kann ein lithiierbares Material mit Lithiumionen interkalierbar und/oder mit Lithiumionen legierbar sein und/oder Lithiumionen unter Phasenumwandlung aufnehmen und wieder abgeben. Beispielsweise kann das lithiierbare Elektrodenaktivmaterial ein mit Lithiumionen interkalierbares Elektrodenaktivmaterial sein. Das lithiierbare Elektrodenaktivmaterial kann also als aktives Speichermaterial bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Elektrodenaktivmaterial bei gleichzeitigem Vorhandensein eines Lithiumions (Li+) und eines Elektrons das Lithiumion einlagern, was auch als Interkalieren bezeichnet wird, und je nach Spannung wieder freigeben, was auch als Deinterkalieren bezeichnet wird.
  • Unter einem Übergangsmetalloxid kann insbesondere eine Substanzklasse verstanden werden, die die Sauerstoffverbindungen der Übergangsmetalle beinhaltet. Übergangsmetalle sind die Elemente mit den Ordnungszahlen 21–30, 39–48, 57–80 und 89–112 im Periodensystem der Elemente.
  • Unter einem redoxaktiven Element kann insbesondere im Sinne dieser Erfindung verstanden werden, dass das Element bei Durchlaufen eines Lade- und/oder Entladevorganges im Bereich von z.B. 2,0 V–4,8 V eine Änderung des Oxidationszustandes, also eine Oxidation oder Reduktion, zeigt.
  • Unter einer Dotierung versteht man den Austausch eines Elementes in einer chemischen Verbindung durch ein anderes Element. Im Rahmen dieser Erfindung ist hiermit vorzugsweise der vollständige oder anteilige Austausch eines Übergangsmetallelementes (vgl. oben) durch ein anderes Übergangsmetallelement in einem Übergangsmetalloxid gemeint.
  • Das erste und das zweite lithiierbare Aktivmaterial können jeweils als Schichtoxide vorliegen. Sie können nach der Synthese des Elektrodenmaterials und insbesondere vor dem ersten Formierungszyklus als Einzelkomponenten im Elektrodenmaterial, bspw. als eine Art „Schicht-Schicht-Mischung“ vorliegen. Das erste und das zweite lithiierbare Aktivmaterial können jedoch auch nach der Aktivierung des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials durch Formierung, bspw. bei Überschreiten eine Spannung von 4,4 V, zumindest teilweise als Einzelkomponenten im Elektrodenmaterial vorliegen. Je nach Synthesebedingungen können das erste und das zweite lithiierbare Aktivmaterial, insbesondere nach dem ersten Formierungszyklus, aber auch zumindest teilweise als neues Kompositmaterial vorliegen. Das heißt, mit anderen Worten, dass das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial nicht mehr eine Art Mischung (Solid Solution o.Ä.) der beiden Einzelkomponenten, sondern vielmehr eine neue Verbindung aus dem ersten und dem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial aufweisen kann. Es ist auch denkbar, dass das Elektrodenmaterial ein Gemisch aus dem ersten und dem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial sowie einer Verbindung aus dem ersten und dem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial aufweist. All diese Ausgestaltungen sollen den Rahmen dieser Erfindung nicht verlassen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Aktivierung des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials bzw. des dotierten Übergangsmetalls des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials in dem Elektrodenmaterial Sauerstoff-Leerstellen entstehen, welche die Wanderung der Übergangsmetalle und dadurch den vorangehend erläuterten Voltage Fade beispielsweise durch Akkumulation von Übergangsmetall auf der Lithiumlage begünstigen. Das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial bietet daher den Vorteil, dass durch das Vorsehen mindestens eines redoxaktiven Elements bei der Aktivierung des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials bzw. des dotierten Übergangsmetalls des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials, d.h. beim ersten Formierungszyklus, in dem das elektrochemisch inaktive zweite lithiierbare Aktivmaterial aktiviert wird, weniger Sauerstoff irreversibel abgespalten wird als bei einem undotierten bzw. mit einem redoxinaktiven Element dotierten Material. Dies führt zu einer Stabilisierung der Struktur und damit der Spannungslage, da weniger Fehlstellen im Elektrodenmaterial entstehen, über die die Übergangsmetalle später wandern und somit die Struktur verändern bzw. destabilisieren können. Demzufolge kann ein elektrochemischer Energiespeicher mit erhöhter Lebensdauer, bspw. ein Lithium-Ionen-Akkumulator mit einer dotierten HE-NCM-Kathode und eine Graphit-Anode, der eine Spannungs- und Kapazitätsretention von 97,5 % nach 3000 Lade- und Entladezyklen bezogen auf die Ausgangswerte nach der Formierung aufweist, bereitgestellt werden.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn das erste lithiierbare Aktivmaterial auf der allgemeinen chemischen Formel Li(NixCoyMn1-x-y)O2 basiert, wobei x im Bereich von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich 1 und y im Bereich von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich 1, bevorzugterweise x im Bereich von größer oder gleich 0,2 bis kleiner oder gleich 0,8 und y im Bereich von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich 0,5, und am bevorzugtesten x im Bereich von größer oder gleich 0,3 bis kleiner oder gleich 0,45 und y im Bereich von größer oder gleich 0,2 bis kleiner oder gleich 0,35 liegen. Hierbei kann das Aktivmaterial auf einem Nickel-Cobalt-Manganat (NCM) basieren, bspw. LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2. Das erste lithiierbare Aktivmaterial kann weiterhin eine Dotierung wie z.B. die literaturbekannten Dotierungen mit geringen Anteilen an Sn(IV) und/oder Mg(II) oder mit redoxaktiven Elementen wie W(IV), Nb(IV), Mo(IV) o.a. aufweisen. Vorteilhaft ist ferner, wenn das zweite lithiierbare Aktivmaterial auf einem dotierten Mangan-Oxid basiert, insbesondere wenn das zweite lithiierbare Aktivmaterial auf der allgemeinen chemischen Formel Li2Mn1-zMzO3 basiert, wobei z im Bereich von größer 0 bis kleiner 1, insbesondere im Bereich von größer oder gleich 0,01 bis kleiner oder gleich 0,3 und am bevorzugsten im Bereich von größer oder gleich 0,01 bis kleiner oder gleich 0,2 liegt und M das redoxaktive Element ist.
  • Wie eingangs erläutert, eignen sich HE-NCM-Materialien besonders gut als Elektrodenmaterialien, da Sie besonders hohe Start-Spannungen bereitstellen können. Rein beispielhaft kann das erste lithiierbare Aktivmaterial als NCM-Material LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2 ausgebildet sein, welches durch eine Dotierung mit einem redoxaktiven Element M und ein Hinzufügen von weiterem Lithium und/oder weiterem Mangan und ferner Sauerstoffionen zur Ladungskompensation Bereiche aufweisen kann, welche das zweite lithiierbare Aktivmaterial bilden und beispielsweise Li2Mn1-zMzO3 umfassen können, welche strukturell in das NCM-Material integriert sein können. Dabei können insbesondere die vorgenannten dotierten Li2Mn1-zMzO3-artigen Bereiche des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials bewirken, dass die Aktivmaterialstruktur stabilisiert wird und die Entlade-Kapazität verbessert werden kann.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das redoxaktive Element mindestens einen Ionenradius aufweist, welcher im Bereich von größer oder gleich 50pm bis kleiner oder gleich 80pm, insbesondere im Bereich von größer oder gleich 60pm bis kleiner oder gleich 70pm, am bevorzugtesten im Bereich von größer oder gleich 65 pm bis kleiner oder gleich 69 pm liegt. Die Ionenradien beziehen sich hierbei auf Werte nach Shannon (vgl. bspw. http://abulafia.mt.ic.ac.uk/shannon/ptable.php, Stand 10.12.2013). Die Aufweitung des Kristallgitters, z.B. gekennzeichnet durch Zunahme der Gitterparameter a, b und/oder c, während der Zyklisierung begünstigst die Wanderung der Übergangsmetalle. Versuchsreihen haben gezeigt, dass Elemente mit einem Ionenradius im Bereich von größer oder gleich 50pm bis kleiner oder gleich 80pm, insbesondere im Bereich von größer oder gleich 60pm bis kleiner oder gleich 70pm, am bevorzugtesten im Bereich von größer oder gleich 65 pm bis kleiner oder gleich 69 pm die Aufweitung des Kristallgitters reduzieren und dadurch das Elektrodenmaterial stabiliseren.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das redoxaktive Element bei mindestens zwei aufeinanderfolgenden Oxidationsstufen, d.h. beim Durchlaufen der Redoxreaktion, eine geringe Änderung des Ionenradius aufweist, insbesondere wenn das redoxaktive Element bei mindestens zwei aufeinanderfolgenden Oxidationsstufen einen Ionenradius aufweist, welcher jeweils im Bereich von größer oder gleich 50pm bis kleiner oder gleich 80pm, insbesondere im Bereich von größer oder gleich 59pm bis kleiner oder gleich 70pm liegt. Da eine starke Änderung des Ionenradius während der Zyklisierung die Wanderung der Übergangsmetalle weiter begünstigt, kann durch eine geringe Änderung des Ionenradius des redoxaktiven Elements das Elektrodenmaterial weiter stabilisiert werden.
  • Vorteilhaft ist es außerdem, wenn das redoxaktive Element ferner ein Übergangsmetall ist. Die Übergangsmetalle weisen im Gegensatz zu den Hauptgruppenmetallen größtenteils unvollständig besetzte d-Orbitale auf. Hierdurch ergeben sich oftmals mehr Oxidationsstufen, die das Übergangsmetall einnehmen kann. Des weiteren liefern insbesondere die Lithium-Schichtoxide der Übergangsmetalle Ni, Co und Mn elektrochemische Potentiale, die für Automotive-Anwendungen interessant sind (möglichst hohe Spannungslage und hohe Kapazität).
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine redoxaktive Element Niob, insbesondere Niob(IV), oder Wolfram, insbesondere Wolfram(IV), oder Molybdän, insbesondere Molybdän(IV), ist. Nb(IV), W(IV) und Mo(IV) sind insofern bevorzugt, als dass sie einen sehr ähnlichen Ionenradius wie das als Strukturstabilisator bekannte Zinn(IV) haben, jedoch redoxaktiv unter geringer Änderung des Ionenradius sind. HE-NCM-Materialien werden erst während der Formierung unter irreversibler Abspaltung von Sauerstoff aktiviert. Vorzugsweise kann somit bei einem HE-NCM in dem zu Beginn elektrochemisch noch inaktiven zweiten lithiierbaren Aktivmaterial (z.B. Li2MnO3), anteilig das Mn(IV) durch ein elektrochemisch aktives Dotierelement wie z.B. Nb(IV), W(IV) oder Mo(IV) ersetzt werden. Dadurch sinken die notwendige Aktivierung des Materials und damit der irreversible Sauerstoffverlust des Materials. Dies führt zu einer Stabilisierung der Struktur und damit der Spannungslage, da weniger Fehlstellen im Elektrodenmaterial entstehen, über die die Übergangsmetalle (v.a. Ni und Mn) später wandern und somit die Struktur verändern bzw. destabilisieren können. Folglich kann ein Niob-, Wolfram- oder Molybdän-dotiertes HE-NCM bereitgestellt werden, welches verglichen mit Zinn-dotiertem HE-NCM die strukturstabilisierenden Vorteile des Zinns mit einem Gewinn bei der Ausgangs-Spannung und -Kapazität verbindet.
  • Das entstandene Gemisch oder Komposit kann also bspw. auf der allgemeinen chemischen Formel x(Li(Ni,Co,Mn)O2):1-x(Li2Mn1-zMzO3) basieren, wobei x und z jeweils im Bereich von größer 0 bis kleiner 1 liegen und M für z.B. Nb, W oder Mo steht. Es ist aber auch die Mischung von NCM mit anderen Wolfram-, Molybdän- und Niob-Oxiden denkbar. Insbesondere bevorzugt ist für x der Bereich von größer oder gleich 0,2 bis kleiner oder gleich 0,7, und am bevorzugtesten ist der Bereich von größer oder gleich 0,3 bis kleiner oder gleich 0,55.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Elektrodenmaterials, aufweisend folgende Schritte:
    • – Bereitstellen mindestens eines ersten lithiierbaren Aktivmaterials, welches auf einem Übergangsmetalloxid basiert;
    • – Bereitstellen mindestens eines zweiten lithiierbaren Aktivmaterials, welches auf einem dotierten Übergangsmetalloxid basiert, wobei das dotierte Übergangsmetalloxid des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials mit mindestens einem redoxaktiven Element dotiert ist;
    • – gegebenenfalls Hinzufügen eines Leitzusatzes;
    • – gegebenenfalls Hinzufügen eines Binders; und
    • – gegebenenfalls Beschichtung der Materialpartikel mit z.B. Al2O3, AlF3, LiAlOx, ZrO2, TiO2, AlPO4, LiPON (lithium phosphorous oxynitride) oder jeglichen anderen Verbindungen, die eine Übergangsmetallauflösung und andere Material-Elektrolyt-Wechselwirkungen herabsetzen („single particle coating“).
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Kathode, welche ein derartiges Elektrodenmaterial aufweist, wobei das Verfahren folgende zusätzliche Schritte aufweist:
    • – Trockenverpressen mindestens eines Bestandteils aus der Gruppe bestehend aus dem ersten lithiierbaren Aktivmaterial, dem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial, dem Leitzusatz und dem Binder, oder Dispergieren mindestens eines Bestandteils aus der Gruppe bestehend aus dem ersten lithiierbaren Aktivmaterial, dem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial, dem Leitzusatz und dem Binder in einem Lösungsmittel, insbesondere in N-Methyl-2-pyrrolidon;
    • – gegebenenfalls Aufrakeln der so erhaltenen Dispersion unter Scherbeanspruchung durch Aufstreichen auf eine Aluminiumfolie;
    • – gegebenenfalls Trocknung der Dispersion; und
    • – gegebenenfalls Beschichtung der Elektrode mit z.B. Al2O3, AlF3, LiAlOx, ZrO2, TiO2, AlPO4, LiPON (lithium phosphorous oxynitride) oder jeglichen anderen Verbindungen, die eine Übergangsmetallauflösung und andere Material-Elektrolyt-Wechselwirkungen herabsetzen („laminate coating“).
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die Synthese wie folgt durch eine Co-Precipitation-Methode durchgeführt:
    • – Ni, Co, Mn und Nb Salz + Na2CO3 + NH4OH (Chelat-bildner)
    • – 50°C Wasserbad 12 h
    • – Mischen mit LiOH
    • – Calcinieren und Quenching in flüssigem N2
  • Es können jedoch auch andere dem Fachmann bekannte Synthesemethoden für die Herstellung anorganischer Festkörperverbindungen verwendet werden wie z.B. direkte thermische Fest-Fest-Reaktionen, Reaktionen in Schmelzen und andere, die optional auch um anschließende Zerkleinerungsverfahren wie z.B. Kugelmahlen ergänzt werden können.
  • Mit einem derartigen Verfahren lässt sich insbesondere ein Elektrodenmaterial für einen elektrochemischen Energiespeicher herstellen. Diese kann insbesondere die Vorteile aufweisen, die mit Bezug auf das Elektrodenmaterial erläutert wurden. Zusammenfassend kann ein derartiger Energiespeicher Vorteile bringen hinsichtlich der Spannungslage und der Kapazität.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • http://abulafia.mt.ic.ac.uk/shannon/ptable.php [0019]

Claims (12)

  1. Elektrodenmaterial für einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium-Zelle, aufweisend – mindestens ein erstes lithiierbares Aktivmaterial, welches auf einem Übergangsmetalloxid basiert, und – mindestens ein zweites lithiierbares Aktivmaterial, welches auf einem dotierten Übergangsmetalloxid basiert, dadurch gekennzeichnet, dass das dotierte Übergangmetalloxid des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials mit mindestens einem redoxaktiven Element dotiert ist.
  2. Elektrodenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste lithiierbare Aktivmaterial auf der allgemeinen chemischen Formel Li(NixCoyMn1-x-y)O2 basiert, wobei x im Bereich von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich 1 und y im Bereich von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich 1, bevorzugt x im Bereich von größer oder gleich 0,2 bis kleiner oder gleich 0,8 und y im Bereich von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich 0,5, und weiter bevorzugt x im Bereich von größer oder gleich 0,3 bis kleiner oder gleich 0,45 und y im Bereich von größer oder gleich 0,2 bis kleiner oder gleich 0,35 liegen.
  3. Elektrodenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es auf der allgemeinen chemischen Formel x(Li(Ni,Co,Mn)O2):1-x(Li2Mn1zMzO3) basiert, wobei x und z jeweils im Bereich von größer 0 bis kleiner 1 liegen und M für das redoxaktive Element ist.
  4. Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite lithiierbare Aktivmaterial auf einem dotierten Mangan-Oxid basiert, insbesondere wobei das zweite lithiierbare Aktivmaterial auf der allgemeinen chemischen Formel Li2Mn1-zMzO3 basiert, wobei z im Bereich von größer 0 bis kleiner 1, bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 0,01 bis kleiner oder gleich 0,3 und weiter bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 0,01 bis kleiner oder gleich 0,2 liegt und M das redoxaktive Element ist.
  5. Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das redoxaktive Element mindestens einen Ionenradius aufweist, welcher im Bereich von größer oder gleich 50pm bis kleiner oder gleich 80pm, bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 60pm bis kleiner oder gleich 70pm, weiter bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 65 pm bis kleiner oder gleich 69 pm liegt.
  6. Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das redoxaktive Element bei mindestens zwei aufeinanderfolgenden Oxidationsstufen eine geringe Änderung des Ionenradius aufweist, insbesondere wobei das redoxaktive Element bei mindestens zwei aufeinanderfolgenden Oxidationsstufen einen Ionenradius aufweist, welcher jeweils im Bereich von größer oder gleich 50pm bis kleiner oder gleich 80pm, insbesondere im Bereich von größer oder gleich 59pm bis kleiner oder gleich 70pm liegt.
  7. Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das redoxaktive Element ferner ein Übergangsmetall ist.
  8. Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine redoxaktive Element Niob, insbesondere Niob(IV), Wolfram, insbesondere Wolfram(IV), oder Molybdän, insbesondere Molybdän(IV), ist.
  9. Elektrodenmaterial für einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium-Zelle, erhältlich durch Synthese – mindestens eines ersten lithiierbaren Aktivmaterials, welches auf einem Übergangsmetalloxid basiert, mit – mindestens einem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial, welches auf einem dotierten Übergangsmetalloxid basiert, wobei das dotierte Übergangmetalloxid des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials mit mindestens einem redoxaktiven Element dotiert ist.
  10. Elektrode, insbesondere Kathode, aufweisend mindestens ein Elektrodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterials für einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere eines Elektrodenmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend folgende Schritte: – Bereitstellen mindestens eines ersten lithiierbaren Aktivmaterials, welches auf einem Übergangsmetalloxid basiert; – Bereitstellen mindestens eines zweiten lithiierbaren Aktivmaterials, welches auf einem dotierten Übergangsmetalloxid basiert, wobei das dotierte Übergangsmetalloxid des zweiten lithiierbaren Aktivmaterials mit mindestens einem redoxaktiven Element dotiert ist; – gegebenenfalls Hinzufügen eines Leitzusatzes; – gegebenenfalls Hinzufügen eines Binders; und
  12. Verfahren zum Herstellen einer Elektrode, insbesondere einer Kathode, für einen elektrochemischen Energiespeicher aufweisend ein Elektrodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend die Schritte nach Anspruch 11 und zusätzlich folgende Schritte: – Trockenverpressen mindestens eines Bestandteils aus der Gruppe bestehend aus dem ersten lithiierbaren Aktivmaterial, dem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial, dem Leitzusatz und dem Binder, oder Dispergieren mindestens eines Bestandteils aus der Gruppe bestehend aus dem ersten lithiierbaren Aktivmaterial, dem zweiten lithiierbaren Aktivmaterial, dem Leitzusatz und dem Binder in einem Lösungsmittel, insbesondere in N-Methyl-2-pyrrolidon; – gegebenenfalls Aufrakeln der so erhaltenen Dispersion unter Scherbeanspruchung durch Aufstreichen auf eine Aluminiumfolie; und – gegebenenfalls Trocknung der Dispersion.
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