TY - THES

T1 - Analytische Charakterisierung von mit Lithiumeisenphosphat beschichtetem Kathodenmaterial von Lithiumionenbatterien

AU - Wolfsberger, Tanja

N1 - gesperrt bis 13-11-2017

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Aufgrund ihrer Vorteile nimmt die Verbreitung von Lithiumionenbatterien (LIB) im Bereich der Elektro- und Hybridfahrzeugindustrie immer weiter zu. In LIB werden Lithiummischoxide, wie beispielsweise Lithium-Cobalt-Nickel-Mangan-Oxide, Lithiummischsysteme, Lithiummangan-spinelle oder Lithiumeisenphosphat eingesetzt. Nach Ablauf der Lebensdauer der Batterien fallen alle genannten Materialen als Abfall an. Aufgrund der hohen Kosten einiger wesentlicher Rohstoffe (z.B. Lithium, Nickel oder Cobalt), welche für die Herstellung von LIB verwendet werden, steigt auch die Bedeutung der Entwicklung von geeigneten Recycling- und Aufbereitungsprozessen der Altbatterien an, durch die die in den Batterien enthaltenen Wertstoffe wiedergewonnen werden können. Voraussetzung für ein wirtschaftliches und ökologisches Recycling sind zuverlässige analytische Methoden, welche zur Charakterisierung der Batteriematerialien eingesetzt werden können. Im Zuge dieser Masterarbeit wurden Aufschluss- und Analyseverfahren zur Bestimmung der Hauptkomponenten Lithium, Eisen, Phosphor und Aluminium in einem typischen Vertreter für LIB-Kathodenmaterialien (Lithiumeisenphosphat) entwickelt. Da für die Methodenentwicklung keine Standardreferenzmaterialien erworben werden konnten, wurden für die Analyse einerseits eine Kathode mit bekannter stöchiometrischer Zusammensetzung und andererseits dem Lithiumeisenphosphat ähnliche Reinsubstanzen verwendet. Das Kathodenmaterial und die Reinsubstanzen wurden unterschiedlichen Säuren und Säuregemischen ausgesetzt und die Aufschlusslösungen mittels Flammen-atomabsorptionsspektrometrie (FAAS) bzw. Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) auf ihre Elementgehalte hin untersucht. Für die Bestimmung der Hauptkomponenten konnten bei Anwendung ausgewählter Aufschlussreagenzien Wiederfindungen von über 85 % erreicht werden. Weiters wurde im Zuge dieser Masterarbeit die erweiterte Standardmessunsicherheit für die angewandten Verfahren abgeschätzt.

AB - Aufgrund ihrer Vorteile nimmt die Verbreitung von Lithiumionenbatterien (LIB) im Bereich der Elektro- und Hybridfahrzeugindustrie immer weiter zu. In LIB werden Lithiummischoxide, wie beispielsweise Lithium-Cobalt-Nickel-Mangan-Oxide, Lithiummischsysteme, Lithiummangan-spinelle oder Lithiumeisenphosphat eingesetzt. Nach Ablauf der Lebensdauer der Batterien fallen alle genannten Materialen als Abfall an. Aufgrund der hohen Kosten einiger wesentlicher Rohstoffe (z.B. Lithium, Nickel oder Cobalt), welche für die Herstellung von LIB verwendet werden, steigt auch die Bedeutung der Entwicklung von geeigneten Recycling- und Aufbereitungsprozessen der Altbatterien an, durch die die in den Batterien enthaltenen Wertstoffe wiedergewonnen werden können. Voraussetzung für ein wirtschaftliches und ökologisches Recycling sind zuverlässige analytische Methoden, welche zur Charakterisierung der Batteriematerialien eingesetzt werden können. Im Zuge dieser Masterarbeit wurden Aufschluss- und Analyseverfahren zur Bestimmung der Hauptkomponenten Lithium, Eisen, Phosphor und Aluminium in einem typischen Vertreter für LIB-Kathodenmaterialien (Lithiumeisenphosphat) entwickelt. Da für die Methodenentwicklung keine Standardreferenzmaterialien erworben werden konnten, wurden für die Analyse einerseits eine Kathode mit bekannter stöchiometrischer Zusammensetzung und andererseits dem Lithiumeisenphosphat ähnliche Reinsubstanzen verwendet. Das Kathodenmaterial und die Reinsubstanzen wurden unterschiedlichen Säuren und Säuregemischen ausgesetzt und die Aufschlusslösungen mittels Flammen-atomabsorptionsspektrometrie (FAAS) bzw. Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) auf ihre Elementgehalte hin untersucht. Für die Bestimmung der Hauptkomponenten konnten bei Anwendung ausgewählter Aufschlussreagenzien Wiederfindungen von über 85 % erreicht werden. Weiters wurde im Zuge dieser Masterarbeit die erweiterte Standardmessunsicherheit für die angewandten Verfahren abgeschätzt.

KW - Analytische Charakterisierung

KW - Lithiumeisenphosphat

KW - Aufschluss

KW - Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)

KW - Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS)

KW - Wiederfindung

KW - Messunsicherheit

KW - analytical charaterization

KW - lithium iron phosphate

KW - digestion

KW - atomic absorption spectrometry

KW - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

KW - recovery

KW - uncertainty

M3 - Masterarbeit

ER -