Lillint II - Theoretische Untersuchung heterogener Li-Strukturen während der Galvanisierung und des Auflösens

Lithium-Metall zeichnet sich als Anodenmaterial besonders durch seine, im Vergleich zu den etablierten Graphitanoden, hohe volumetrische und gravimetrische Energiedichte aus. Die Überführung von Anoden auf Lithium-Metall Basis in die Anwendung hat somit das Potential, die Speicherfähigkeit von Batterien deutlich zu erhöhen und somit z.B. die Reichweite von elektrischen Fahrzeugen zu erweitern. Allerdings weist Lithium-Metall eine sehr große Reaktivität gegenüber flüssigen Batterieelektrolyten auf. Ein tiefgreifendes Verständnis und zielgerichtetes Design der Fest-Flüssig Grenzfläche (SEI) sind daher erforderlich. Ziel dieses Projekts ist es den Zusammenhang zwischen molekularen Reaktionsprozessen und makroskopischen Einflussfaktoren wie der Elektrolytzusammensetzung und initialer Passivierungsschichten zu verstehen. Dazu werden Multiskalenmodelle auf Basis der kinetischen Monte-Carlo Methode angewendet und erweitert. Auf der einen Seite können die molekularen Prozesse während der Schichtbildung detailliert modelliert und analysiert werden und auf der anderen Seite können durch diese Art der Modellierung Zeit- und Längenskalen erreicht werden, die einen Abgleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Messungen der Projektpartner erlauben. Insgesamt kann dadurch ein detailliertes Verständnis des Schichtwachstums sowie der relevanten Einflussfaktoren erlangt werden. Ferner können experimentelle Beobachtungen mechanistisch erklärt werden. Auf Basis der Erkenntnisse können vorteilhafte Elektrolytzusammensetzungen und initiale Passivierungsschichten identifiziert werden und die Oberflächenchemie gezielt kontrolliert werden.