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

Die größten Herausforderungen für eine industrielle Anwendung von LSBs sind die begrenzten Zyklenstabilitäten. Im Einzelnen werden die vorherrschenden Alterungseffekte von LSBs durch die Löslichkeit von Polysulfiden und die inhomogene Lithiumabscheidung verursacht. Da die auftretenden Alterungseffekte stark vom Elektrolyten abhängen, trägt die Erforschung der Wechselwirkung zwischen Elektrolyt und Elektroden zur Entwicklung stabiler LSBs bei. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von Festelektrolyten. Diese Elektrolyte haben das Potenzial, sicherere Sekundärbatterien zu realisieren, da sie keine entflammbaren Lösungsmittel enthalten. Festelektrolyte sind jedoch mit weiteren Problemen hinsichtlich der Zyklierbarkeit und Zyklenstabilität der jeweiligen Batterien verbunden. Beispiele hierfür sind enge elektrochemische Stabilitätsfenster und hohe Korngrenzenwiderstände. Da die meisten schädlichen Effekte an der Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche auftreten, ist dieser Bereich von großer Bedeutung für die Analyse und Charakterisierung der grundlegenden Alterungsmechanismen. AReLiS-3 wird an AReLiS-2 anknüpfen, um diese Mechanismen und ihren Einfluss auf die elektrochemischen Eigenschaften der Batteriezellen vollständig zu verstehen. Dies erforderte eine systematische Studie, die verschiedene Elektrolyte, Aktivmaterialien und Leitadditive umfasst. Dazu gehört die Charakterisierung grundlegender Mechanismen, die die erreichbaren Eigenschaften von Batterien entscheidend bestimmen. In AReLiS-3 werden neuartige Methoden für die Charakterisierung von Elektroden eingeführt, um Wege für die Anwendung von Batteriesystemen der nächsten Generation zu ebnen. Die Arbeitsziele für die TU Dresden als Partner sind konkret, dass die LI2S-Bildung durch eine Prälithiierung von S8-kathoden mit elementarem Lithium etabliert wird. Die resultierenden Kathoden werden mit Lithium-Dünnschichten in einem Vollzellkonzept kombiniert, charakterisiert und gezielt elektrochemisch balanciert.