InSEIde – Künstliche SEI: Grenzflächen in Lithium-Ionen-Batterien verstehen und manipulieren

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Das Forschungsvorhaben „InSEIde – Künstliche SEI: Grenzflächen in Lithium-Ionen-Batterien verstehen und manipulieren“ beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Entwicklung und Optimierung von elektrochemischen Energiespeichermaterialien für Lithium-Ionen-Batterien. Es werden neue Anodenmaterialien auf Basis von Silizium-Kohlenstoff-Kompositen sowie künstliche Elektrodenschutzschichten entwickelt.

 

Eine Herausforderung in Bezug auf die Anwendung von Si/C-Kompositen als negatives Elektrodenmaterial liegt an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt: Dort bildet sich aus einer Nebenreaktion mit dem Elektrolyten die so genannte Solid Elektrolyte Interphase (SEI), was mit hohen irreversible Kapazitätsverlusten verbunden ist. Andererseits schützt die SEI die Elektrode vor weiterer Degradation und Verbrauch von Elektrolyten.

 

Die zugrundeliegenden Prozesse bei der SEI-Bildung sowie während des Betriebs einer Batterie sind überaus komplex. Daher werden mithilfe von zukunftsweisenden Ober- und Grenzflächencharakterisierungsmethoden die Chemie und Funktionalität der Grenzflächen und Grenzphasen in Energiespeichersystemen untersucht, um die Hauptmerkmale zu identifizieren und somit künstliche SEI-Schichten erkenntnisbasiert entwickeln zu können.

 

Durch die Optimierung der Komposit-Zusammensetzung und die Modifikation der Elektrodenoberfläche mit Hilfe einer künstlichen SEI, werden die Si/C-Komposite zu einer zukunftsweisenden Alternative zu kommerziellen negativen Elektrodenmaterialien weiterentwickelt.