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

Die größten Herausforderungen für eine industrielle Anwendung von LSBs sind die begrenzten Zyklenstabilitäten. Im Einzelnen werden die vorherrschenden Alterungseffekte von LSBs durch die Löslichkeit von Polysulfiden und die inhomogene Lithiumabscheidung verursacht. Da die auftretenden Alterungseffekte stark vom Elektrolyten abhängen, trägt die Erforschung der Wechselwirkung zwischen Elektrolyt und Elektroden zur Entwicklung stabiler LSBs bei. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von Festelektrolyten. Diese Elektrolyte haben das Potenzial, sicherere Sekundärbatterien zu realisieren, da sie keine entflammbaren Lösungsmittel enthalten. Festelektrolyte sind jedoch mit weiteren Problemen hinsichtlich der Zyklierbarkeit und Zyklenstabilität der jeweiligen Batterien verbunden. Beispiele hierfür sind enge elektrochemische Stabilitätsfenster und hohe Korngrenzenwiderstände. Da die meisten schädlichen Effekte an der Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche auftreten, ist dieser Bereich von größter Bedeutung für die Analyse und Charakterisierung der grundlegenden Alterungsmechanismen. AReLiS-3 wird an AReLiS-2 anknüpfen, um diese Mechanismen und ihren Einfluss auf die elektrochemischen Eigenschaften der Batteriezellen vollständig zu verstehen. Dies erforderte eine detaillierte systematische Studie, die verschiedene Elektrolyte, Aktivmaterialien und Leitadditive umfasst. Dazu gehört die Charakterisierung grundlegender Mechanismen, die die erreichbaren Eigenschaften von Batterien mit beschichteten und unbeschichteten schwefelhaltigen Kathoden, sulfidbasierten Elektrolyten, beschichteten und unbeschichteten Li-Metall-Anoden entscheidend bestimmen. In Erweiterung der Materialien und Methoden, die zuvor im Rahmen von AReLiS-2 entwickelt wurden, wird AReLiS-3 neuartige (semi )quantitative Methoden für die Charakterisierung von Elektroden einführen und nutzen, um Wege für die Anwendung von Batteriesystemen der nächsten Generation zu ebnen.