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

Die extreme Reaktivität von Lithium gegenüber flüssigen und festen Elektrolyten stellt eine zentrale Herausforderung dar, um Li-Metall-Anoden in wiederaufladbaren Batterien zu ermöglichen. Die Kontrolle der Grenzflächenchemie der Elektroden in Li-Batterien ist von entscheidender Bedeutung für deren sichere und effektive Anwendung. Allerdings sind praktisch alle organischen Lösungsmittel und anorganischen Festkörper-Ionenleiter in Gegenwart von metallischem Li thermodynamisch instabil. Im Prinzip kann das gesamte Li in der Anode durch Reaktion mit dem Elektrolyten vollständig verbraucht werden, wenn die Grenzflächenchemie dies nicht verhindert, d. h. keinen reaktionsbegrenzenden Passivfilm bildet, der oft als Festelektrolyt-Zwischenschicht (SEI) definiert wird. In den letzten Jahrzehnten wurden sowohl in Forschungseinrichtungen der Industrie sowie der Universitäten und des Landes/Staates intensive Anstrengungen unternommen, um die Grenzflächenchemie zu verstehen, die zum SEI-Wachstum führt, und um zu verstehen, wie man sie kontrollieren kann. Zahlreiche Versuche wurden unternommen, um die Struktur und die chemische Zusammensetzung der SEI-Schicht zu charakterisieren, wobei eine breite Palette von experimentellen Techniken und theoretischen Ansätzen zum Einsatz kam. Es ist bekannt, dass die Chemie der SEI-Schicht sehr komplex und heterogen im Subnanometerbereich ist, und obwohl viele organische und anorganische Verbindungen in der Schicht identifiziert wurden, sind ihre Verteilung, relative Konzentration und genaue Funktion nach wie vor kaum bekannt. Der mögliche Wachstumsmechanismus, der aus korrosionswissenschaftlicher Sicht interpretiert wird, wurde in einem Review-Artikel des Konsortiums in Nature Reviews Materials intensiv diskutiert.