Lithium-Phosphat

Lithiumphosphat ( _{Li₃PO₄ )} ist ein weißes, kristallines Pulver und in Wasser schwerlöslich, in verdünnter Säure jedoch löslich. Es findet Verwendung als Katalysator, Schmierstoff, Farbphosphor und in Spezialglas. CAS-Nr.: 10377-52-3

Li₃PO₄ ist eines der am häufigsten untersuchten phosphatbasierten Materialien in der Lithiumbatterieforschung und wird wegen seiner chemischen Stabilität, seiner Ungiftigkeit und seiner guten Kompatibilität sowohl mit Oxidkathoden als auch mit Li-Metallanoden geschätzt.

Li₃PO₄ ist ein wichtiger Bestandteil der LISICON-Familie (Lithium Super Ionic Conductor) von Festelektrolyten. Dotierte Varianten (z. B. Li₃.₅Si₀.₅P₀.₅O₄) weisen im Vergleich zu reinem Li₃PO₄ eine deutlich erhöhte Li⁺-Ionenleitfähigkeit auf und eignen sich daher als Kandidaten für Festkörperbatterien.

Es wird als dünnes Schutzbeschichtungsmaterial auf Kathodenpartikeln (NMC, LCO, LMO usw.) verwendet; und es wird auch als Beschichtungsmaterial auf Graphit-, Silizium- und Li-Metall-Anoden verwendet.

Li₃PO₄ kann sich während des Zyklierens in situ als vorteilhafte SEI/CEI-Komponente bilden, wenn phosphathaltige Additive im Festelektrolyten vorhanden sind. Es trägt zur Ausbildung eines hohen mechanischen Moduls bei, um das Eindringen von Dendriten zu verhindern, und sorgt so für eine gute Li⁺-Leitfähigkeit an der Grenzfläche sowie für chemische Stabilität gegenüber Elektrode und Elektrolyt.

In wässrigen Elektrolytsystemen wirkt Li₃PO₄ als Puffer, um den pH-Wert zu stabilisieren und die Wasserzersetzung zu unterdrücken, wodurch das elektrochemische Stabilitätsfenster erweitert wird.

Li₃PO₄ dient sowohl als Lithiumquelle als auch als Phosphorquelle (Vorstufe) in Festkörper- oder hydrothermalen Syntheseverfahren für das Kathodenmaterial LiFePO₄.

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