AReLiS-3 - Analyse der Alterungsreaktionen und -prozesse in Lithium-basierten Batteriesystemen

Innerhalb der aktuellen Batterieforschung gelten schwefelhaltige Kathoden sowie Festkörper-Elektrolyte als vielversprechende Ansätze für zukünftige Batteriesysteme. Das vorherige AReLiS-2-Projekt hat sich auf die Reaktionen zwischen Kathode und Elektrolyten sowie auf die Entwicklung und Nutzung fortschrittlicher Analysemethoden konzentriert, um einen umfassenderen Einblick und ein tieferes Verständnis auf die in Feststoff Lithium-Schwefel Batterien (LSBs) ablaufenden Redox-Prozesse zu erlangen und auf dieser Basis neue Grundlagen für die Verwendung von Hybridelektrolyten und verbesserte Elektrodengrenzflächen zu etablieren. Die dadurch eingeführten Elektrolyte ermöglichten eine höhere Schwefelausnutzung und eine homogenere Lithiumabscheidung. Das Projekt AReLiS-3 wird an den Ergebnissen von AReLiS-2 anknüpfen. Dies umfasst die Charakterisierung grundlegender Redox-Prozesse und Mechanismen insbesondere an den Elektrodengrenzflächen, die die erreichbaren Leistungsfähigkeiten dieser Batterien, sei es mit beschichteten und unbeschichteten schwefelhaltigen Kathoden, polymer und Sulfid-basierten Elektrolyten, beschichteten und unbeschichteten Lithiummetallanoden sowie Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und Metallsulfid-Kathoden als Referenzsysteme, entscheidend bestimmen. Durch die Erweiterung der Materialien und komplementärer analytischer Untersuchungen, die zuvor im Rahmen von AReLiS-2 entwickelt wurden, werden in AReLiS-3 neuartige Zelldesigns, Materialien, Elektrolyte mithilfe von komplementären analytischen Methoden entwickelt, optimiert und eingeführt. Die analytischen Methoden dienen zur Charakterisierung von Elektrodengrenzflächen und zur Entschlüsselung relevanter Prozesse innerhalb der Zellkonzepte, um deren Einsatz von Batteriesystemen der nächsten Generation den Weg zu ebnen. Dazu werden vielversprechende Lithium-Schwefel Konzepte in mehrlagigen Pouch-Zellen unter industrienahen Aspekten hochskaliert.