Hochentropie-Oxide
Als Hochentropie-Oxide (HEO) bezeichnet man komplexe Oxide, die fünf oder mehr verschiedene Metallkationen in gleicher Menge enthalten und eine einphasige Kristallstruktur aufweisen.[1] Je nach Zusammensetzung unterscheidet man Übergangsmetall-HEO (TM-HEO), Seltenerd-HEO (RE-HEO) und gemischte HEO (TM-RE-HEO).[2] Die erste Veröffentlichung über HEOs erfolgte durch die Gruppe von Christina M. Rost et al. an der North Carolina State University im Jahr 2015.[3][4]
Eigenschaften
BearbeitenBei Hochentropie-Oxiden bilden die verschiedenen Metallkationen ein gemeinsames Kristallgitter aus, auch wenn die typischen Kristallstrukturen der einzelnen Elemente sich deutlich voneinander unterscheiden und die Kationen sich ohne erkennbare Ordnung auf die Positionen im Kristall verteilen.[1][5] Die Verbindungen weisen oft interessante und unerwartete Eigenschaften auf, wie zum Beispiel außergewöhnlich hohe Raumtemperatur Lithium-Ionen-Leitfähigkeiten für Festkörperelektrolyte in TM-HEO, sehr enge und maßgeschneiderte Bandlücken in RE-HEO und kolossale Dielektrizitätskonstanten in TM-HEO.[2] Die besonderen Eigenschaften der HEO basieren auf Entropiestabilisierung, womit sie mit den bereits bekannteren Hoch-Entropie-Legierungen vergleichbar sind.[1]
Eines der ersten untersuchten HEOs mit Kochsalzstruktur war die Verbindung (Co0,2Cu0,2Mg0,2Ni0,2Zn0,2)O. Später wurden auch Verbindungen mit einer Fluorit-, Perowskit- und Spinellstruktur untersucht.[2]
Verwendung
BearbeitenHochentropie-Oxide sind Forschungsgegenstand für wiederaufladbare Batterien, um deren Speicherkapazität und Zyklenfestigkeit wesentlich zu verbessern.[1][6]
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c d KIT Presseinformation 113/2018: Unordnung kann Batterien stabilisieren, abgerufen am 29. Juni 2019.
- ↑ a b c Sarkar, A., Wang, Q., Schiele, A., Chellali, M. R., Bhattacharya, S. S., Wang, D., Brezesinski, T., Hahn, H., Velasco, L., Breitung, B., in High‐Entropy Oxides: Fundamental Aspects and Electrochemical Properties, Adv. Mater. 2019, 31, 1806236. doi:10.1002/adma.201806236
- ↑ High Entropy Materials:Hier der INT - Research - High Entropy Material (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Juni 2021. Suche in Webarchiven), abgerufen am 29. Juni 2019.
- ↑ Christina M. Rost, Edward Sachet u. a.: Entropy-stabilized oxides. In: Nature Communications. 6, 2015, doi:10.1038/ncomms9485.
- ↑ Ralf Witte, Abhishek Sarkar u. a.: High-entropy oxides: An emerging prospect for magnetic rare-earth transition metal perovskites. In: Physical Review Materials. 3, 2019, doi:10.1103/PhysRevMaterials.3.034406.
- ↑ Qingsong Wang, Abhishek Sarkar u. a.: High entropy oxides as anode material for Li-ion battery applications: A practical approach. In: Electrochemistry Communications. 100, 2019, S. 121, doi:10.1016/j.elecom.2019.02.001.