Januar 2019

Ein wesentliches Problem bei der aktuellen Batterietechnologie mit flüssigen, organischen Elektrolyten ist die Bildung von Lithiumdendriten. Wenn diese die Kathodenseite erreichen, schließt es die Zelle kurz. Dies führt zum Ausfall des Moduls, bis hin zur Bildung giftiger und brennbarer Gase. Dendriten bilden sich aufgrund einer nicht einheitlichen Abscheidung von Lithium auf der Anodenseite während des Ladens einer Batterie. Flüssige Elektrolyte und auch Polymere können das Durchwachsen der Dendriten durch den Elektrolyten nicht unterbinden. Deshalb rücken feste, anorganische und kristalline Elektrolyte in den Fokus der Forschung, da diese neben ihrer hohen Leitfähigkeit, Gewichts- und Volumenersparnis (höhere Energiedichten) und der deutlich geringeren Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit auch eine ausreichende Dichte und ein hohes Schermodul aufweisen, um effektiv das Durchwachsen von Dendriten zu unterbinden.Aktuelle Forschungsarbeiten an industriell relevanten Festelektrolyten innerhalb des AK Janek haben gezeigt, dass es dennoch möglich ist Lithiumdendriten durch diese wachsen zu lassen. Entscheidende Faktoren für die Bildung oder das Ausbleiben von Dendriten sind unter anderem die Temperatur, die angelegten Drücke, die angelegten Stromdichten und die Präparation der verwendeten Lithiummetallfolien (Anode). Die genauen Einflüsse und kritischen Größen dieser Faktoren müssen weiter untersucht und der Mechanismus der Dendritenbildung in Feststoffbatterien aufgeklärt und verstanden werden.Um eine effektive Unterbindung der Dendritenbildung zu erreichen, gibt es die Möglichkeit, neuartige Festelektrolyte zu synthetisieren oder auch die Grenzfläche zwischen Anode und Festelektrolyt mit neuartigen Verbindungen zu modifizieren und zu schützen. (Bild eingereicht von Simon Randau.)