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 -