LISI-2 - Lithium-Solid-Electrolyte Interfaces

Die rasant steigende Nachfrage an leistungsstarken und energiereichen Batterien hat dafür gesorgt, dass neben herkömmlichen Lithiumionen-Batterien zunehmend auch Festkörperbatterien mit Lithiummetall als Anodenmaterial Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung sind. Die Zersetzungsreaktionen an den Grenzflächen zwischen Lithiummetallanode und Festelektrolyt sind allerdings in vielen Fällen eine kritische Hürde, die durch die Bildung einer SEI-artigen Interphase einen erschwerten Ladungstransfer zur Folge haben. Dies wiederum beeinträchtigt die Ladekapazität und die Lebensdauer der Speicherzellen nachhaltig. Im Rahmen der ersten LISI-Phase wurde gezeigt, dass die entscheidenden Prozesse von der Art der Grenzfläche abhängen, damit sowohl von der Oberfläche des Lithiummetalls als auch des Festelektrolyten. Trotz des beachtlichen Erkenntnisgewinns in der ersten LISI-Phase sind weitere Forschungsaktivitäten notwendig, um schließlich für die Praxis relevante Ergebnisse und Empfehlungen formulieren zu können und ggf. schutzrechtsfähige Anodenkonzepte zu entwickeln. Somit wird ein wesentliches Ziel des LISI-2 Projektes sein, neue Materialien zu identifizieren und zu untersuchen, die als Beschichtung auf Lithiummetall und dem Aktivmaterial der Kathode eingesetzt werden können. Aufbauend auf den Forschungszielen aus der ersten Förderperiode von LISI wird es in LISI-2 hauptsächlich um ein vertieftes Verständnis der Grenzflächen gehen. Zu den wesentlichen Aufgaben gehören (1) die Analyse von Ladungstransfermechanismen, (2) die Bestimmung der Zu-sammensetzung von Grenzflächen/Interphasen und die Untersuchung ihrer transienten Veränderungen, sowie (3) die Überwachung lokaler Defektbildung bei höheren Stromdichten. Somit werden Konzepte und Methoden für die Charakterisierungen von Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen definiert und implementiert, um zuverlässige Größen und mechanistische Merkmale zu erhalten.