Nanoskalige Materialien für den Einsatz in Elektroden und Elektrolyten von Lithium- Hochleistungsbatterien

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Fröba; Professor Dr. Jürgen Janek
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 48165871

Ziel des Projektes ist die Präparation von nanostrukturierten und zum Teil porösen Materialien für den Einsatz in Hochleistungsbatterien einerseits und die physikalisch-chemische Charakterisierung bzw. elektrochemische Untersuchung der hieraus entstehenden Batteriekomponenten andererseits – in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern.Der Projektteil A hat auch weiterhin die Entwicklung von Fest/flüssig-Dispersionen mit hoher Lithiumionenleitfähigkeit, hinreichender chemischer Stabilität gegenüber gängigen Elektrodenmaterialien und geringer Entflammbarkeit zum Ziel. Zu diesem Zweck werden gezielt oberflächenfunktionalisierte Oxide mit definierter Mikrostruktur präpariert, in verschiedenen praxisnahen Elektrolyten dispergiert und elektrochemisch charakterisiert. Ziel des Projektes ist es unter anderem, das Konzept der „soggy sand“-Elektrolyte abschließend im Hinblick auf seine Nutzbarkeit für praxisnahe Elektrolyte zu bewerten.Im neuen Projektteil B sollen mit Hilfe der in der AG Fröba etablierten Templatmethoden nanostrukturierte Kathodenmaterialien präpariert werden. Ziel ist es, optimierte und ggf. hybride Elektrodenarchitekturen zu erreichen, die in der AG Janek elektrochemisch charakterisiert werden, bevor sie zu weitergehenden Funktionstests an die Projektpartner im Verbund weitergereicht werden.Im Projektteil C steht weiterhin die Präparation von Grenzflächenphasen („artificial SEI“ bzw. Kathodengrenzschicht) und deren ortsaufgelöste Analytik im Vordergrund, um den Wirkungsmechanismus zu verstehen und Elektrodenbeschichtungskonzepte entwickeln zu können. Zu diesem Zweck werden ionenleitende Festelektrolyte und andere chemisch geeignete Materialien in Dünnschichttechnik untersucht.Das Projekt hat damit das zentrale Ziel, im Bereich nanodisperser und ggf. poröser Materialien neue Stoffe für die Nutzung in dispersen Elektrolyten und in hybriden Kathoden zu präparieren und nach ausreichender physikalisch-chemischer Charakterisierung den Partnern im Rahmen des geplanten Netzwerks für weitergehende Untersuchungen zur Verfügung zu stellen. Gemeinsam mit den Projektpartnern soll die instrumentelle Analytik für die Charakterisierung der SEI weiterentwickelt werden (Projektteil C) und das Konzept von Kathodenschutzschichten verfolgt werden. Die Zusammenarbeit einer primär präparativ ausgerichteten Arbeitsgruppe (AG Fröba) mit einer elektrochemisch orientierten Arbeitsgruppe (AG Janek) soll komplementäre Methoden und Erfahrungen vereinen und zu einem schnelleren Projektfortschritt führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Bjoern Luerßen