LiBEST3 - Lithium-Batterie mit hoher elektrochemischer Performance und Sicherheit

In LiBEST3 sollen Hochleistungsbatterien auf Basis von Si-Anoden, Li2S-Komposit-Kathoden und Ni-reichen NCM-Kathoden sowie "anodenfreie" Batterietechnologien mit hoher Energie, langer kalendarischer Lebensdauer und Schnellladefähigkeit erarbeitet, bereitgestellt und hinsichtlich Skalierbarkeit und Betriebssicherheit bewertet werden. Insbesondere durch das Design funktioneller Schichten, die Nutzung von Konzepten zur Elektrodenstrukturierung, Pre-Lithiierung sowie Anpassung relevanter Verarbeitungsbedingungen der aktiven Materialien, kombiniert mit zugeschnittenen Elektrolyten werden neue Batterien mit reversiblem Lithiuminventar ermöglicht. Die Erarbeitung von Funktionsschichten, die parasitäre Elektrolytreaktionen an Li2S-Kompositkathoden, Ni-reichen Schichtoxidkathoden und Si-haltigen Anoden abschwächen, soll durch gezielte Einblicke in die zugrundeliegenden Fehlermechanismen und Ladungstransferprozesse innerhalb der Zellen untermauert werden, welche speziell anhand elektrochemischer Charakterisierung, MRI/NMR-Analyse, operando-Spektroskopie sowie simulationsgestützten Ansätzen samt Definition/Bestimmung zuverlässiger Sicherheitsindikatoren ermittelt werden. Auch Methoden zur Herstellung Li2S-basierter Zellen mit hoher Energiedichte unter effizienten Elektrolytbedingungen werden erforscht, während das Potential der betrachteten Zellchemie(n) durch die Bereitstellung von 1 Ah-Mehrschicht-Batterien für etwaige großtechnische Anwendungen erfolgreich demonstriert werden soll.