Grenzflächendesign für elektrochemische Energiespeicher
Maßgeschneiderte Elektrodenschutzschichten
Im Zentrum unserer Forschungsaktivitäten steht daher, die SEI-Bildung im Detail zu verstehen, um mit diesem Wissen maßgeschneiderte Elektrodenschutzschichten für die nächste Generation von elektrochemischen Energiespeichersystemen zu entwickeln. Da die SEI selbst nur etwa 20-30 nm dick ist, verwenden wir modernste Ober- und Grenzflächenmethoden, um die SEI-Bildung und ihr Verhalten während des Betriebs einer Batterie zu verfolgen.
Neben elektrochemischen Methoden stehen hierfür am IAM-ESS Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (TOF-SIMS) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) zur Verfügung (Ober- und Grenzflächenanalytik). Zudem sind wir auch an der Entwicklung von neunen in-situ Charakterisierungsmethoden wie Ambient Pressure Photoelektronenspektroskopie (AP-PES) beteiligt.
Projekt InSEIde
Im Rahmen des Projekts „InSEIde“ wird dieser Ansatz auf die Weiterentwicklung von Silizum/Kohlenstoff (Si/C)-Kompositen angewendet. Diese Materialklasse kann Graphit, das derzeit in kommerziellen Li-Ionenbatterien verwendet wird, als negatives Elektrodenmaterial ersetzten. Mit dem Übergang zu Si/C-Elektroden kann die Performance der Batterien erhöht werden, da Silizium in der Lage ist, etwa zehn Mal mehr Ladung zu speichern als Graphit.
Diese hohe Speicherfähigkeit bring jedoch neue Herausforderungen mit sich, insbesondere an der Elektrode/Elektrolyt-Grenzfläche. Große Volumenveränderungen des Elektrodenmaterials beanspruchen die SEI mechanisch und die SEI kann während dem Langzeitbetrieb der Batterie aufbrechen. Dadurch kommt neue Elektrodenoberfläche in direkten Kontakt mit dem Elektrolyten, was zu weiterer SEI-Bildung und Kapazitätsverlusten führt. Um daher das Potenzial der Si/C-Komposite voll ausschöpfen zu können, müssen wir stabile und flexible Elektrodenschutzschichten für diese Materialklasse entwickeln.
Name | Titel | Tel. | |
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Gehrlein, Lydia | M.Sc. | +49 721 608 28506 | lydia gehrlein ∂ kit edu |
Khudyshkina, Anna | M. Sc. | +49 721 608 28506 | anna khudyshkina ∂ kit edu |
Panasenko, Iurii | M. Sc. | +49 721 608 28509 | iurii panasenko ∂ kit edu |