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  5. Raman Diagnostics of Cathode Materials for Li-Ion Batteries Using Multi-Wavelength Excitation
 
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2022
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Raman Diagnostics of Cathode Materials for Li-Ion Batteries Using Multi-Wavelength Excitation

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TUDa URI
tuda/8613
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-212149
DOI
10.26083/tuprints-00021214
Autor:innen
Heber, Marcel
Hofmann, Kathrin
Hess, Christian ORCID 0000-0002-4738-7674
Kurzbeschreibung (Abstract)

Lithium-ion batteries have been commonly employed as power sources in portable devices and are of great interest for large-scale energy storage. To further enhance the fundamental understanding of the electrode structure, we report on the use of multi-wavelength Raman spectroscopy for the detailed characterization of layered cathode materials for Li-ion batteries (LiCoO₂, LiNixCo₁₋xO₂, LiNi1/₃Mn₁/₃Co₁/₃O₂). Varying the laser excitation from the UV to the visible (257, 385, 515, 633 nm) reveals wavelength-dependent changes in the vibrational profile and overtone/combination bands, originating from resonance effects in LiCoO₂. In mixed oxides, the influence of resonance effects on the vibrational profile is preserved but mitigated by the presence of Ni and/or Mn, highlighting the influence of resonance Raman spectroscopy on electronic structure changes. The use of UV laser excitation (257, 385 nm) is shown to lead to a higher scattering efficiency towards Ni in LiNi₁/₃Mn₁/₃Co₁/₃O₂ compared to visible wavelengths, while deep UV excitation at 257 nm allows for the sensitive detection of surface species and/or precursor species reminiscent of the synthesis. Our results demonstrate the potential of multi-wavelength Raman spectroscopy for the detailed characterization of cathode materials for lithium-ion batteries, including phase/impurity identification and quantification, as well as electronic structure analysis.

Freie Schlagworte

lithium-ion batteries...

cathode

LiCoO₂

NMC

resonance Raman spect...

multiwavelength excit...

UV Raman spectroscopy...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Batteries
Jahrgang der Zeitschrift
8
Heftnummer der Zeitschrift
2
ISSN
2313-0105
Verlag
MDPI
Datum der Erstveröffentlichung
2022
Verlags-DOI
10.3390/batteries8020010
PPN
490346588
Zusätzliche Links (Verlag)
https://www.mdpi.com/

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