Design von zero-strain Kathodenmaterialien des Colquiriit-Typs LixCa(M,M‘)F6

In dieser Arbeit untersuchen wir die Wirkung des elektro-chemisch aktiven Kations MIII (M = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) in der Verbindung LixCa(M,M')F6 auf die Volumenänderung der Struktur während der Lithiierung von x=0 zu x=1. Mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie (DFT) berechnen wir die Gleichgewichtsvolumina bei verschiedenen Li-Konzentrationen. Die Analyse der elektronischen und magnetischen Grundzustandskonfigurationen und die Berechnung lokaler Strukturparameter zeigen, dass die Gesamtvolumenänderung hauptsächlich von den gegenläufigen Effekten der expandierenden Fluor-Oktaeder um die M-Ionen und einer Verringerung der Abstoßung zwischen Fluor-Ionen bestimmt wird. Die Trends in den Eigenschaften entlang der Periode der 3d-Übergangsmetalle bieten einen Leitfaden für die Entwicklung neuer zero-strain Kathodenmaterialien des Typs LixCa(M,M')F6, d.h. mit Mischbesetzungen auf dem M-Untergitter.