AReLiS-3 - Analyse der Alterungsreaktionen und -prozesse in Lithium-basierten Batteriesystemen

Das Folgeprojekt AReLiS-3 befasst sich mit der grundlegenden Untersuchung geeigneter Festkörperelektrolyte für Lithium-Schwefel-Batterien (LSB) und Lithium-Ionen-Batterien (LIB). Dabei können mithilfe von komplementären analytischen Untersuchungen wichtige Einblicke in relevante Redox- und Alterungsprozesse der jeweiligen Batterien erhalten werden. Durch Variation der Materialien und Evaluierung der Grenzflächeneigenschaften sollen optimierte Festelektrolyte hergestellt werden. Geeignete Monomere werden mit dem Li2S-Aktivmaterial der Projektpartner polymerisiert, um innige, mechanisch belastbare Verbindungen zwischen Kathodenmaterial und Hybridelektrolyten sicherzustellen. Umfassende spektroskopische Untersuchungen (Impedanz/NMR) sollen den Ladungstransfer an der Interphase aufklären und Designempfehlungen für die Materialoptimierung aufbauend auf mechanistischen Details und Alterungseffekten ergeben. Im Projekt sollen Optionen für sogenannte ‚zero-excess‘ Lithiummetallanoden evaluiert werden. Dafür werden Polymergrenzschichten hergestellt, die für reversible und homogenere Abscheidung des Lithiummetalls sorgen sollen. Die Analyse und Charakterisierung der Grenzflächen ist bedeutsam, da zugrundeliegende Alterungsmechanismen die elektrochemische Effizienz und Alterung der Batterien definiert. Diese sollen systematisch anhand verschiedener Elektrolyte, Aktivmaterialien und Additive exploriert und im Sinne leistungsstarker Zelldesigns für LSBs umgesetzt werden.