Verbundprojekt: Neuartige Festelektrolyte mit verbessertem Ionentransport für Festkörper-Lithium-Ionenbatterien, Teilvorhaben: Charakterisierung

Die Entwicklung sicherer und kostengünstiger Komplett-Festkörper-Lithium-Batterien mit hoher Energiedichte kann das Ziel eines nachhaltigen Straßenverkehrssystems verwirklichen. Vor allem zwei Gründe treiben die Forschung an solchen Systemen voran. Erstens können die hochmodernen Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) mit Flüssigelektrolyten (LEs) aufgrund ihrer Entflammbarkeit und Instabilität unter rauen Bedingungen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprobleme verursachen. Zweitens ist die Verwendung von Li-Metall als Anode derzeit nicht möglich, was die mögliche Energiedichte der Batterien deutlich begrenzt. Festelektrolyte (SEs) weisen in dieser Hinsicht mehrere Vorteile auf: SEs unterdrücken die Li-Dendritenbildung, sie sind nicht brennbar und ermöglichen eine hohe Leistungsdichte für All-Solid-State-Batterien (ASSBs). Trotz ihrer offensichtlichen Vorteile wird der Einsatz von SSBs derzeit durch die begrenzte Verfügbarkeit von stabilen und leistungsstarken Li+-SEs verzögert. Die beantragte Forschung in SELBA befasst sich direkt mit diesen zentralen Herausforderungen über zwei Ansätze. In einem Ansatz wird die Oberfläche ausgewählter Li+ transportierender SEs entsprechend modifiziert, um eine erhöhte Grenzflächenstabilität zu erreichen und den Korngrenzenwiderstand zu reduzieren. In einem zweiten Ansatz werden neuartige Li-haltige und glasartige Fluoridverbindungen mit hoher Stabilität getestet und ausgewählte Systeme für eine verbesserte Li+ Leitfähigkeit und Integration in Festkörper-Batteriezellen entwickelt.