Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese, struktureller Charakterisierung und impedanzspektroskopischen Untersuchung von kristallinen Lithiumverbindungen. Erneut charakterisiert wurden die binären Phasen Li3N, Li3P und Li3As. Alle drei Verbindungen wurden dargestellt und die hexagonale Kristallstruktur röntgenographisch bestätigt. Impedanzspektroskopische Messungen klassifizieren alle drei Verbindungen als ionische Leiter. Mithilfe von DFT-Rechnungen konnte für Li3P und Li3As eine kubisch flächenzentrierte Hochdruckmodifikation in der Raumgruppe Fm-3m (Nr. 225) vorhergesagt werden. Ferner wurde in Experimenten zum Verhalten von Li3As bei tiefen Temperaturen Anhaltspunkte für eine mögliche Tieftemperaturphase gefunden, welche unterhalb von -120 °C vorliegt. Durch aliovalente Substitution von Lithium durch ein Element der Tetrele (Si, Ge, Sn) im Li3As wurden mehrere Modifikationen der Lithiumarsenidotetrelate Li8SiAs4, Li8GeAs4 und Li8SnAs4 dargestellt und kristallographisch charakterisiert. Die Verbindungen Li8SiAs4, α -Li8GeAs4 und α -Li8SnAs4 kristallisieren isotyp in der Raumgruppe Pa-3 (Nr. 205). Die Verbindungen β-Li8GeAs4 und β-Li8SnAs4 kristallisieren isotyp in der Raumgruppe P-43n (Nr. 218). Alle genannten Vertreter zeigen als Strukturmotiv verzerrte Tetraeder der Zusammensetzung TtAs4 (Tt = Si, Ge, Sn) welche nicht untereinander verknüpft sind. Des Weiteren wurde die Substanzklasse der Lithiumarsenidotrielate untersucht. Hier wurden die Verbindungen Li9AlAs4, Li9GaAs4, Li9InAs4, Li3AlAs2, Li3GaAs2 und Li3InAs2 erstmals dargestellt und charakterisiert. Die Verbindungen Li9AlAs4 und Li9GaAs4 kristallisieren bei Raumtemperatur isotyp in der Raumgruppe Pa-3 (Nr. 205). Sie zeigen als zentrales Strukturmotiv TrAs4 -Tetraeder (Tr = Al, Ga) welche nicht untereinander verknüpft sind. Oberhalb einer Phasenumwandlungstemperatur von 260 °C liegen die beiden Verbindungen Li9AlAs4 und Li9GaAs4 als Hochtemperaturmodifikation in einer Li -unterbesetzten Variante des Li3Bi - Strukturtyps in der Raumgruppe Fm-3m (Nr. 225) vor. In diesem Strukturtyp kristallisiert auch das neu gefundene Li9InAs4, welches keine Phasenumwandlung zeigt. Mithilfe von impedanzspektroskopischen Messungen wurden die Verbindungen Li9AlAs4, Li9GaAs4 und Li9InAs4 als Ionenleiter klassifiziert. Des Weiteren wurden die Verbindungen Li3AlAs2, Li3GaAs2 und Li3InAs2 im Rahmen dieser Arbeit synthetisiert und charakterisiert. Li3AlAs2 und Li3GaAs2 kristallisieren isotyp in der Raumgruppe Cmce (Nr. 64) und weisen eine schichtartige Struktur auf. Li3InAs2 kristallisiert in der Raumgruppe I4 1/acd (Nr. 142) und bildet analog zum isotypen Li3InP2 Supertetraedernetzwerke. Das Li3InAs2 zeigt in impedanzspektroskopischen Messungen ionenleitendes Verhalten. Die elektronische Struktur der Verbindungen Li3AlAs2, Li3GaAs2 und Li3InAs2 wurde mit DFT-Rechnungen erörtert. Alle drei Verbindungen sind Halbleiter mit einer direkten Bandlücke von 2.79 eV (Li3AlAs2), 1.87 eV (Li3GaAs2) und 2.13 eV (Li3InAs2). Ebenfalls dargestellt wurde ein Lithiumnitridogermanat Li8GeN4, welches in der Raumgruppe P-43n (Nr. 218) kristallisiert und ebenfalls ionenleitende Eigenschaften zeigt. Weiterhin wurden literaturbekannte Lithiumnitridhalogenide und Lithiumnotridchalcogenide synthetisiert und auf ihre Leitfähigkeit hin untersucht. Aus der Gruppe der Lithiumnitridhalogenide konnten Li4NCl, Li5NBr2, Li6NBr3, Li10N3Br, Li6NI3 und Li7N2I unter Verwendung einer Kugelmühle gefolgt von einer Hochtemperaturbehandlung synthetisiert werden. Die Leitfähigkeiten der Lithiumnitridhalogenide und -chalcogenide liegen allesamt unter der Leitfähigkeit von Li3N.

This thesis deals with the synthesis, structural characterization, and conductivity experiments of crystalline lithium compounds. The binary phases Li3N, Li3P, and Li3As were re-characterized. All three compounds were synthesized and their hexagonal crystal structure was confirmed by X-ray diffraction. Impedance spectroscopy classifies all three compounds as ionic conductors. Using DFT methology, a face-centered cubic high-pressure modification in the space group Fm-3m (No. 225) was predicted for Li3P and Li3As. Furthermore, experiments on the behavior of Li3As at low temperatures gives hints for a possible low-temperature phase, stable only below -120 °C. Aliovalent substitution of lithium with Si, Ge and Sn in Li3As yields modifications of the lithium arsenidotetrelates Li8SiAs4, Li8GeAs4, and Li8SnAs4. The compounds Li8SiAs4, α-Li8GeAs4, and α-Li8SnAs4 crystallize isotypic in the space group Pa-3 (No. 205). The compounds β-Li8GeAs4 and β-Li8SnAs4 crystallize isotypic in the space group P-43n (No. 218). All the compounds mentioned exhibit distorted, isolated tetrahedra of the composition TtAs4 (Tt = Si, Ge, Sn) as a structural unit. Furthermore, the substance class of lithium arsenidotrielates was investigated. Here, the compounds Li9AlAs4, Li9GaAs4, Li9InAs4, Li3AlAs2, Li3GaAs2, and Li3InAs2 were synthesized and characterized. The compounds Li9AlAs4 and Li9GaAs4 crystallize isotypic at room temperature in the space group Pa-3 (No. 205). They exhibit isolated TrAs4 tetrahedra (Tr = Al, Ga) as their central structural motif. Above a phase transition temperature of 260 °C, the two compounds Li9AlAs4 and Li9GaAs4 exist as high-temperature modifications in a Li-defect variant of the Li3Bi structure type in the space group Fm-3m (No. 225). The new discovered Li9InAs4, which does not exhibit phase transformation, also crystallizes in this structure type. Using impedance spectroscopic measurements, the compounds Li9AlAs4, Li9GaAs4, and Li9InAs4 were classified as ion conductors. Furthermore, the compounds Li3AlAs2, Li3GaAs2, and Li3InAs2 were synthesized and characterized as part of this work. Li3AlAs2 and Li3GaAs2 crystallize isotypic in the space group Cmce (No. 64) and show a layered structure. Li3InAs2 crystallizes in the space group I4 1/acd (No. 142) and forms supertetrahedral networks as the isotype Li3InP2 does. Li3InAs2 exhibits ion-conducting behavior in impedance spectroscopic measurements. The electronic structure of the compounds Li3AlAs2, Li3GaAs2, and Li3InAs2 was discussed using DFT calculations. All three compounds are semiconductors with a direct band gap of 2.79 eV (Li3AlAs2), 1.87 eV (Li3GaAs2), and 2.13 eV (Li3InAs2). A lithium nitridogermanate Li8GeN4 was also synthesized, which crystallizes in the space group P-43n (No. 218) and also exhibits ion-conducting properties. Furthermore, lithium nitride halides and lithium nitride chalcogenides known from literature were synthesized and investigated for their conductivity. From the group of lithium nitride halides, Li4NCl, Li5NBr2, Li6NBr3, Li10N3Br, Li6NI3, and Li7N2I were synthesized using a ball mill followed by high-temperature treatment. The conductivities of the lithium nitride halides and -chalcogenides are all lower than the conductivity of Li3N.