ACHiLiS - Entwicklung einer zyklisierungsstabilen und hochkapazitativen Li2S-Si Batterie

In diesem Projekt wird eine verbesserte Li-S Batterie entwickelt. Hierbei werden alle Bestand-teile der Batterie (Kathode, Anode und Elektrolyt) gleichermaßen erforscht. Zusätzlich werden Computersimulationen durchgeführt und die entwickelte Batterie industriell getestet. Lithiumsulfid (Li2S) wird als Kathodenmaterial verwendet werden. Die Verwendung von Li2S ist vielversprechend, da dadurch lithiumfreie Anoden aus Silicium (Si), Zinn (Sn), Germanium (Ge) oder Metalloxide genutzt werden können und so die mit Lithiummetallanoden verbundenen Sicherheitsbedenken keine Rolle spielen. Allerdings müssen trotzdem einige Hindernisse, wie die niedrige elektronischen Leitfähigkeiten und auch die hohe Empfindlichkeit des Lithiumsulfids gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff, überwunden werden. Eine Syntheseroute basieren auf verschiedenen organischen Precursoren wird vorgeschlagen um Li2S/C Komposite mit einem sehr guten Kontakt zwischen Li2S und dem Kohlenstoffträgermaterial herzustellen, die zusätzlich auch noch möglichst stabil gegen Feutchtigkeit und Sauerstoff sind. Die organischen Precursor mit unterschiedlichen Resten bilden hier die nötige Funktionalität des Kohlenstoffträgers. Zusätzlich zur elektrochemischen Performanz der Materialein werden auch noch der Lithierungsgrad, die Struktur, Morphologie, Zusammensetzung und die Stabilität charakterisiert um die Wechselwirkungen zwischen Li2S und dem Kohlenstoffträgermaterial zu verstehen, diese Information werden durch Simulation erhalten. Die Einzelkomponenten der neuartigen Batterie (Anode, Elektrolyt, Kathode) werden bei Partnern entwickelt, welche bereits eine langjährige Expertise im jeweiligen Forschungsfeld aufgebaut haben. Hierdurch können die zur Bewältigung der für den Lösungsansatz notwendigen Forschungsaktivitäten bei den jeweiligen Partnern gebündelt werden. Das MEET Batterieforschungszentrum ist hierbei im Bereich der Elektrolytentwicklung und der Charakterisierung der Anoden und Kathoden Materialien beteiligt.