نبذة مختصرة : Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung des Ionenspeichermechanismus in V2O5-Kathodenmaterial. Insbesondere wurde die Speicherung von Mg2+, K+ und Zn2+ mit in operando-Synchrotronbeugung und in operando Röntgenabsorptionsspektroskopie in Kombination mit ex situ Raman und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) oder Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht. Weiterhin wurden die elektrochemischen Eigenschaften von V2O5 als Kathodenmaterial in den drei verschiedenen Systemen (wiederaufladbaren Mg, K-Ionen and Zn-Batterien) untersucht. Darüber hinaus wurde orthorhombisches V2O5 mit verschiedenen Metallkationen (Ni-, Mn- und Fe-Ionen) dotiert und deren interstitielle Lage in M-V2O5 (M = Ni, Mn und Fe) bestimmt. Alle V2O5 basierten orthorhombischen Materialien wurden über ein Hydrothermalverfahren synthetisiert. Die vorliegende Arbeit ist in vier Abschnitte unterteilt, die im Folgenden näher beschrieben werden. (I) V2O5 in wiedraufladbaren Mg-Batterien (MBs). Eine spezielle Zellkonfiguration, basierend auf einer V2O5-Kathode, 1 M Mg(ClO4)2/Acetonitril-Elektrolyt und einer MgxMo6S8 (x~2) Anode (schematisch: V2O5│Mg(ClO4)2/AN│MgxMo6S8), wurde entwickelt. Der Reaktionsmechanismus von V2O5, während der Mg-Ionen-Interkalation/Deinterkalation wurde mit Hilfe von in operando-Techniken untersucht. In dieser Zellkonfiguration liefert die V2O5-Elektrode eine anfängliche Magnesierungs-/Entmagnesierungskapazität von 103 mAh g-1/110 mAh g-1 und erreicht die höchste Magnesiumkapazität von 130 mAh g-1 im sechsten Zyklus bei einer C/20-Rate. In operando Synchrotronbeugung und ex situ Raman zeigen den Phasenübergang in eine neue, Mg-reiche ε-MgxV2O5-Phase, die sich während der Mg-Interkalation bildet. Darüber hinaus wurde die Rückumwandlung zu α-V2O5 nach Mg-Deinterkalation nachgewiesen. In operando XAS und ex situ XPS bestätigten die Reduktion/Oxidation von Vanadium während der Mg-Interkalation/Deinterkalation. Die hohe Reversibilität, die Kristallstrukturänderungen und die Entwicklung der ...
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