Batteriezellen: Mehr Energie, weniger Stress

LiBest2 - BLB
Bildnachweis: Glasserman/TU Braunschweig

Höhere Energiedichte und Stabilität durch den Einsatz von Silizium bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien

Drei Ziele haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Braunschweig in der Batterieforschung gestellt: die Herstellung von Elektroden mit gesteigerter Energiedichte, erhöhter Lebensdauer und höherer Sicherheit. Dazu arbeitet das Institut für Partikeltechnik (iPAT) im Projekt „LiBEST2“ mit einem internationalen Forschungsteam zusammen. Untersucht wird das Halbmetall Silizium, das als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden soll. Es erhöht ihre Energiedichte und damit können die Batterien gleichzeitig kleiner oder leistungsfähiger werden.

Silizium gilt als aussichtsreiches Material auf der Anodenseite einer Batterie. Das Element weist etwa die zehnfache spezifische Kapazität auf im Vergleich zum aktuell verwendeten Graphit. Allerdings führt der Ladeprozess, in dem die Lithium-Ionen vom Silizium aufgenommen werden, zu einer starken Ausdehnung und damit zu einem hohen Stress auf die Partikel und somit die Elektrodenschicht. Im Betrieb resultiert daraus eine schlechte Stabilität und geringe Lebensdauer der Batterien. Ein kommerzieller Einsatz ist dadurch noch schwierig. Umso so wichtiger ist es, die Struktur der Partikel und der Elektroden optimal einzustellen und so aufeinander abzustimmen, dass die Volumenausdehnung minimiert und eine gute Stabilität garantiert wird. Daran arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Partikeltechnik der TU Braunschweig zusammen mit weiteren Partnern im Projekt „LiBEST2“, das Teil einer Kooperation zwischen Deutschland und Taiwan im Bereich der Batterieforschung ist. Im November 2020 fand das Kick-Off-Meeting für den Start der zweiten dreijährigen Förderphase statt.

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