CoLi-SCo - Multiskalenansatz zur Vereinigung von Komponenten für Lithium-Schwefel-Batterien von Kohlenstoffporen zu Vollzellen

Die Hauptziele des Teilvorhabens der FSU liegen zum einen in der Herstellung, Verarbeitung und Bereitstellung der negativen Elektroden, zum anderen in der Infiltration der kathodenseitig einzusetzenden porösen Kohlenstoffmaterialien mit Schwefel, um so positive Elektrodenma-terialien zu erhalten. Für ersteres Ziel werden zunächst Kohlenstoffvorläufer durch Hochtemperaturpyrolyse zu entsprechenden Hartkohlenstoffen umgesetzt, dabei wird die Porosität und Partikelgröße einerseits durch die Wahl der Synthesebedingungen, andererseits durch Zugabe von Porogenen im Hinblick auf die spätere Schutzbeschichtung durch das HZB so eingestellt, dass parasitische Nebenreaktionen minimiert werden. Kohlenstoff-Schwefel-Kompositkathoden mit einem Schwefelanteil von 80 Gew. % werden präpariert, indem zunächst die porösen Kohlenstoffe aus AP 1 durch Schmelzinfitration mit Schwefel beladen werden und zu Elektroden mit flächenbezogenen Schwefelbeladungen von 4-10 mg/cm² verarbeitet werden. Dabei werden zum einen Einflüsse wir Porenstruktur des Trägerkohlenstoffs, zum anderen rheologische Eigenschaften der Kohlenstoffdispersionen für die Beschichtung, sowie Effekte verschiedener, von Orion zur Verfügung gestellter Leitadditivruße untersucht. Diese Messungen sind für weitere Arbeiten im Projekt, wie die in situ und operando- Untersuchungen an den Elektroden, sowie darüber hinaus für das Erreichen des Projektziels, des Baus einer Li-S-Vollzelle im Pouchzellformat mit den in AP 5 definierten Leistungscharakteristika von großer Bedeutung. Letztlich sind die in diesem Rahmen gewonnen Erkenntnisse auch wegweisend für weitere Forschungsarbeiten, in deinen Struktur-Wirkungsbeziehungen an Li-S-Systemen im Labormaßstab durchgeführt werden, da dann die Parameter für die erfolgreiche Übertragbarkeit der Ergebnisse bekannt sein werden. Somit werden Resultate aus der Grundlagenforschung leichter in anwendungsnahe Zellen durchdringen können.