ACHiLiS - Entwicklung einer zyklisierungsstabilen und hochkapazitativen Li2S-Si Batterie (ACHiLiS)

Das Ziel dieses Projektes ist die detaillierte Untersuchung von sowohl der atomistischen und elektronischen Strukturen als auch die Energien und dynamischer Prozesse für Kathoden-, Anoden- und Elektrolyt-materialien, die von unseren Projektpartnern (NTUST, MEET und NTU) synthetisiert werden. Wir werden theoretische Methoden entwickeln und kombinieren um Schlüsselfaktoren zu identifizieren die die Leistungsfähigkeit der synthetisierten Elektroden- und Elektrolyt-materialen bestimmen. Durch ein tieferes Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse wird es unseren experimentell arbeitenden Projektpartnern möglich sein die Leistung von Li2S-Si-Batterien durch ein rationelles Design zu verbessern. Um dieses Ziel zu erreichen, wollen wir die folgenden Methoden nutzen: Quantenmechanische Dichtefunktionaltheorie (DFT), ab-initio-Moleküldynamik (AIMD), und klassische Kraftfeldmolekulardynamik. Mit Hilfe der DFT-Methode werden wir in diesem Projekt sowohl die elektronischen und atomistischen Eigenschaften als auch die Energieniveaus von komplexen Materialien, die von unseren Partnern 1-3 vorgeschlagen wurden, berechnen. Wir werden untersuchen, welche Faktoren die Hauptrolle bei der Leistungsfähigkeit (z.B. Stabilität) von Batteriematerialen spielen. Mit Hilfe von AIMD werden detaillierte Informationen über den Diffusionsmechanismus von Lithium und Lithiumpolysulfid in den Bausteinen der Komposit-und Elektrolytmaterialien gewonnen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen zeigen, inwiefern die elektronische und atomistische Struktur den Ionentransport in den Kompositen kontrolliert. Auf Basis von DFT-Rechnungen werden wir klassische Kraftfelder konstruieren, um damit schnelle und zuverlässige groß skalierte Simulationen von den atomistischen Strukturen und dynamischen Prozessen in komplexen Systemen durchzuführen, die uns von unseren Projektpartnern bei ihrer Suche nach den vielversprechendsten Batteriematerialen vorgeschlagen wurden.