ALISA - Entwicklung von porösen Kohlenstoffen als Kathodenmaterial für Li-S Batterien

Die zentrale Schlüsseltechnologie für eine nachhaltige Energiewende sind die Energiespeicher. Heutige Lithium-Ionen-Batterien sind weder kostentechnisch noch technologisch geeignet, den hohen Bedarf und die großen Anforderungen an Energiespeicher der Zukunft ausreichend darzustellen. Das Projekt ALISA adressiert daher Lithium-Schwefel-Batterien als vielversprechende Batteriealternative. Diese bieten zwar hohe Speicherkapazität, geringe Kosten und quasi unbegrenzte Materialverfügbarkeit, doch kranken heutige Lithium-Schwefel-Systeme an geringer Zyklenfestigkeit und der Notwendigkeit eines großen Volumens an Elektrolyt. Ziel des ALISA Projektes ist es, oben genannte Herausforderungen von Lithium- Schwefel-Feststoffbatterien zu bewältigen. Dies soll mit einer optimierten Kombination von Ultramikroporen und Makroporen im Kohlenstoffelektrodenmaterial realisiert werden. Ein detailliertes Mechanismenverständnis der komplexen Prozesse innerhalb des porösen Elektrodenmaterials, welches zur Aufklärung und Adressierung von Degradierungsprozessen benötigt wird, erlaubt die Optimierung der Porengrößenverteilung und wird über in situ Verfahren ermöglicht. Die Partner bringen synergetische Expertise in das Projekt ein. NIC (Slowenien) koordiniert das Gesamtprojekt und entwickelt in leitender Funktion Kathoden auf der Basis von Modellkohlenstoffen und hierarchischen Kohlenstoffen mit Schwefel. Die ETH (Schweiz) nutzt neuartige in situ Methoden zur Charakterisierung des Energiespeicherprozesses und zur Identifikation von Degradierungsmechanismen. Das INM stellt für das Projekt karbid-abgeleitete Kohlenstoffe mit optimierter präzise einstellbarerer Porenstruktur. Die Firma Heraeus bringt ein innovatives, neues Kohlenstoffmaterial (Porocarb) ein, welches durch eine makroporöse Porenstruktur ideal für Ionentransport geeignet ist und welches im Rahmen des Projektes eine zusätzliche Porosität von Ultramikroporen durch nachträgliche Aktivierung des Materials erhalten wird.