AfreeSSB - Anodenfreie Festkörperbatterien - Von Dünnschicht zu Bulk

Um die Herausforderungen der Elektromobilität, der lokalen Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen und den Energiehunger des zukünftigen "Mobile Lifestyle" zu meistern, sind neuartige Batterien mit hoher volumetrischer und gravimetrischer Energiedichte notwendig. Hierbei kommt den Festkörperbatterien eine erhöhte Bedeutung zu. Das Ziel von AfreeSSB ist es, anodenfreie Festkörperbatterien ohne überschüssiges Lithium zu entwickeln, die die Vorteile von Li-Metall-Anoden mit sich bringen, jedoch kein metallisches Li als Elektrode erfordern. AfreeSSB zielt auf die Entwicklung von Festkörperbatterien mit Leistungsdichten von >1.000 W/l und Energiedichten von >800 Wh/l ab, wobei ein Augenmerk auf Schnellladefähigkeit, Festigkeit gegenüber Tiefentladung, lange Lebensdauer und Sicherheit über einen weiten Temperaturbereich liegt. Innovationsziele sind u.A.: i) Entwicklung anodenfreier Dünnschicht-SSBs mit hohen Leistungsdichten, ii) Herstellung von flexiblen Dünnschicht-SSBs auf Al-Folien unter Verwendung photonischer Kristallisationsmethoden iii) Übertragung des anodenfreien Konzepts auf Bulk-Kathoden für hohe Energiedichten, iv) Entwicklung von Operando Charakterisierungsmethoden, v) Simulation der Ionendynamik und Vorschlag eines 2D-Modells für SSBs und vi) die Demonstration der SSB-Leistungsfähigkeit in einer betriebsnahen Umgebung. In diesem Teilprojekt werden strukturierte und unstrukturierte VACNT-Teppiche auf Metallfolie als Substrate für die Anlagerung von Li eingesetzt und hierzu den Projektpartnern bereitgestellt. Die VACNT dienen als flexible Matrix, um Volumenänderungen abzufangen und Dendritenbildung zu vermeiden. Das CNT-Wachstumsverfahren wird im Hinblick auf Skalierbarkeit und Durchsatz optimiert und ein Weg zur Produktion auf industrieller Ebene entwickelt. Von besonderem Interesse sind die Erhöhung der Wachstumsrate der CNT auf mehrere 10 µm/min und die Optimierung der CNT-Längengleichmäßigkeit über die Breite und Länge der Cu-Folie.