Juli 2020

Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) erfreuen sich derzeit großer Beliebtheit. Kommerziell erhältliche LIBs zeichnen sich jedoch auch unter Umständen durch gravierende Sicherheitsprobleme aus, die sich aus der Entflammbarkeit des organischen Flüssigelektrolyten ergeben. Um dieses Sicherheitsrisiko zu umgehen, werden derzeit Festkörperbatterien (SSBs) als vielversprechende Ergänzung zu Batterien mit organischem Flüssigelektrolyte diskutiert. Allerdings steht die Entwicklung von SSBs noch vor beträchtlichen Herausforderungen, die eine schnelle Kommerzialisierung verhindern. Eine der Hauptherausforderungen ist der hohe Ladungstransferwiderstand zwischen den Elektrodenmaterialien und dem Festelektrolyten aufgrund der instabilen Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt. Daher untersuchen die AG Schröder und die AG Janek gemeinsam die zugrundeliegenden Degradationsprozesse in SSBs. Im Detail beschäftigen wir uns mit den Degradationsreaktionen an der Grenzfläche zwischen verschiedenen Kathodenmaterialien und Festelektrolyten – dies im Rahmen des DE-JPN-Verbundprojektes InCa, welches vom BMBF gefördert wird. Das REM-Bild zeigt die verwendeten Kathodenpartikel und den Festelektrolyten; die Grafik veranschaulicht den Degradationsvorgang an der Grenzfläche. Hierzu wurden Impedanzmessungen durchgeführt, um den Einfluss der Degradation auf den Grenzflächenwiderstand mit zunehmender Alterungszeit zu verfolgen. Eine charakteristische Frequenz (~200 – 500 Hz), die den Prozessen während der Degradation an der Grenzfläche zugeordnet werden kann, ist entsprechend im Nyquist-Diagramm eingezeichnet. (Bild eingereicht von TongTong Zuo und Daniel Schröder).