Lillint-2 - Thermodynamic and kinetic stability of the Lithium-Liquid Electrolyte Interface

Die Nutzung von Lithium-metall als Anode in sekundären Batteriezellen ist eine der großen Herausforderungen der Forschung und Entwicklung. Die bisher unkontrollierbare Morphologie des abgeschiedenen Lithiums, z.B. in Form von Dendriten, kann zu internen Kurzschlüssen und zum katastrophalen Versagen der Zelle führen. Die entscheidende Rolle spielt bei der Abscheidung von Lithium die Grenzfläche bzw. Grenzphase zum flüssigen Elektrolyten. Isolierende Abbauprodukte des Elektrolyten scheiden sich ab und bilden die sogenannte Solid-Electrolyte-Interphase (SEI). Die im Rahmen des LILLINT I Projektes entwickelte und etablierte Methode zur Bildung der vorgeformten ("pre-formed") SEI auf der Lithium-Metalloberfläche durch die Reaktion des Lithium Metalls mit demselben Elektrolyten, der auch für den Aufbau von Batteriezellen verwendet wird, wird im Rahmen dieses Vorhabens weiter optimiert. Gleichzeitig ist die Bestimmung aller relevanten Eigenschaften mit hohem Aufwand verbunden da die Schichten sehr dünn sind, eine Vielzahl von chemischen Komponenten (organisch und anorganisch) beinhalten und gleichzeitig das System mit der Lithium-Metallelektrode auch nach Bildung einer Grenzfläche hoch reaktiv ist. Daher sind im Rahmen des Vorhabens folgende Arbeitsziele zu erreichen: • Verständnis zum Wachstum von SEI-Schichten als Funktion des Elektrolyten und Additiven • Aufklärung der physikalischen und chemischen Eigenschaften der SEI-Schicht: Mechanik, Struktur, sowie ionische und elektrische Leitfähigkeit als Funktion des Elektrolyten • Aufklärung Struktur-Eigenschaftsbeziehungen der Zusammensetzung der SEI und den Elektrolytkomponenten/resultierenden Elektrolytformulierungen • Fortgeschrittene Leistung von vorgeformten Lithium-Metall-Anoden und optimierte SEI-Eigenschaften, die durch Präsenz der multifunktionalen Elektrolytkomponenten und resultierenden Formulierungen beeinflusst werden.