Verbesserung der Kapazität und Wiederaufladbarkeit von Lithium-Luft Batterien durch eine präzise Kontrolle der Dimensionen der Reaktionszone und Mediatoren

• Antragsteller: Professor Dr. Axel Groß
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405821363

Heutzutage stellt die Produktion von Li-Ionen-Batterien eine ausgereifte Technologie dar, die ihre Grenzen erreicht, was die weitere Verbesserung der Energiedichte und der Kosten betrifft. Metall-Luft- und speziell Lithium-Luft-Systeme können ein vielversprechende Ersatz werden. Theoretisch liefern sie die höchstmögliche Energiedichte, da das leichteste Metall und ein frei verfügbarer Oxidant aus der Umgebungsluft benutzt werden. Leider ist der erwartete Wert der Energiedichte von 1000 Wh/kg niemals auch nur annähernd in Experimenten erreicht worden. In diesem gemeinsamen Deutsch-Russischen Forschungsprojekt ist es unser Ziel, zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Li-Luft Batterien beizutragen, indem wir grundlegende Aspekte relevant für den Betrieb von Li-Luft Barrieren untersuchen, speziell was die Kathode betrifft. In einem theoretischen Multiskalenansatz werden wir die Struktur der Elektroden/Lösung-Grenzfläche in Beziehung setzen zu den Eigenschaften der Sauerstoffreduktionsreaktion in Medien, die Li+ enthalten.Dadurch werden wir Bedingungen finden, die günstig sind für das Wachstum von Entladungsprodukten in der Lösungsphase, was zu einer höheren Kapazität der Zelle führt. Der Einfluss sowohl der Zusammensetzung der Lösung als auch der Struktur der Elektrodenoberfläche werden adressiert. Unser Projekt basiert auf der Arbeitshypothese, dass die Ersetzung von Li Kationen nahe derElektrode durch chemisch inaktive Kationen den Passivierungsprozess verhindert. Mehrere Elektrodenoberflächen werden auf ihre katalytischen Eigenschaften bezüglich der Assoziierungs- und Disproportionierungsschritte getestet. Die Folgerungen aus den Simulationen der Grenzflächen auf atomarer Skala werden mit Hilfe von experimentellen Techniken validiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation
• Kooperationspartnerin: Dr. Lada V. Yashina