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Projekt
Untersuchung der Phasenbildung und Phasenkonstitution in den Systemen Li-Mg-Al-O und Li-Al-Mn-O unter besonderer Berücksichtigung von Spinell-Mischkristallen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Alfred Ludwig; Dr. Thomas Schirmer
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470309740
Ziel dieses Projektes ist die detaillierte Untersuchung der Phasenbildung in den beiden quaternären Subsystemen Li-Mg-Al-O und Li-Al-Mn-O, die Teil des komplexen Oxidschlackensystems (Li, Mg, Al, Si, Ca, Mn)-O sind, das für das Li-Ionen-Batterie-Recycling relevant ist. Ein besonderer Fokus wird auf Spinell-Mischkristallen als konkurrierende Prozesse zur Bildung von LiAlO2 als Frühkristallisation liegen. Die Untersuchung der Teilsysteme erfolgt durch kombinatorische Abscheidung von Dünnschicht-Materialbibliotheken, begleitet von kompositionellen und kristallographischen Hochdurchsatz-Charakterisierungen sowie mineralogischen Untersuchungen und Charakterisierungen. Im System mit Mn wird ein besonderer Fokus auf dem Einfluss der Speziation (MnII - MnIV) auf die Phasenreaktionen liegen. Die Materialbibliotheken werden bei relevanten Temperaturen getempert, um Informationen über die Phasenbildung und das kinetische Verhalten der Systeme zu gewinnen. Das Ergebnis werden Existenzdiagramme der beiden multinären Oxidsysteme sein. Dieser Ansatz zielt darauf ab, interessante Bereiche für Erstarrungsexperimente festzulegen. Die Verbindungen und die Morphologie ausgewählter erstarrter Schmelzen im System Li, Mg, Al, Mn, O werden mit PXRD und EPMA analysiert. Der Li-Gehalt in den Proben wird mit XPS und SIMS und für ausgewählte Proben mit Atomsonden-Tomographie analysiert. Diese Ergebnisse werden in Kombination mit den Materialbibliotheken zur mineralogischen Charakterisierung verwendet, einschließlich eines Vergleichs der Reaktionen auf der Mikroskala (Dünnschicht-Materialbibliothek) und der Makroskala (Schmelzexperimente) mit Pikoliter-Druckexperimenten als Zwischenschritt bei Bedarf, um zusätzliche Informationen über die Kinetik dieser Systeme zu sammeln.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
