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

Kernaspekt der US-German Cooperation on Energy Storage - Interfaces and Interphases in Rechargeable Li-Metal-Based Batteries ist die Untersuchung der Grenzflächen und Grenzschichten zwischen Elektrolyt und Elektrode. Im Rahmen dieser Kooperation ist das hier beschriebene Vorhaben Teil des Verbundes mit Fokus auf Lithiummetall / Flüssigelektrolyt-Systeme. Eines der Hauptziele dieses Verbundes ist es, die Mechanismen zu verstehen, durch welche die Grenzschichten zwischen Lithiummetall und flüssigem Elektrolyten (solid electrolyte interphase, SEI) gebildet und beeinflusst wird. Des Weiteren gilt es herauszufinden, wodurch sich die Instabilität der Grenzflächen und -schichten in diesen Systemen bedingt. Das Arbeitsziel des MEET besteht darin, die beteiligten Reaktionen durch instrumentelle Analytik aufzudecken und zu charakterisieren, um durch die gewonnenen Erkenntnisse wesentlich zum Erreichen der Verbundziele beizutragen. Hierzu sollen mittels in situ NMR die flüssigen bzw. gelösten Reaktionsedukte sowie –produkte bestimmt werden. Um außerdem die gasförmigen Reaktionsprodukte zu erfassen, werden gaschromatographische Techniken verwendet. Wie in der Verbundbeschreibung aufgeführt soll zusammen mit den Forschungen des MIT und des ANL u.a. über die Bildung fester SEI-Bestandteile sowie über die Solvatationszustände beteiligter Verbindungen, ein möglichst vollständiges Bild der ablaufenden Reaktionen erstellt werden. Komplementär sollen diese Untersuchungen durch DFT Berechnungen des MIT ergänzt werden, um die gewonnenen Erkenntnisse weiter zu vertiefen und zu unterstützen. Im Rahmen dieses Teilvorhabens sollen die ablaufenden Reaktionen für die beiden im Verbund vereinbarten Elektrolyte in symmetrischen Lithiummetallzellen sowie in Lithiummetall / NMC-Zellen untersucht werden. Hierdurch wird zum einen ermöglicht weitere Einflussfaktoren und -möglichkeiten der untersuchten Reaktionen aufzudecken und zum anderen wird erwartet, dass sich ein gefestigteres Gesamtbild ergibt