AdamBatt-2

Unter den zahlreichen kommerziell verfügbaren Batterietypen zeichnet sich die Lithium-Ionen-Batterie (LIB) als Energiespeicher mit hoher Energie-/Leistungsdichte, hoher Zuverlässigkeit und langer Zyklenlebensdauer aus. Der stetig wachsende Bedarf an leistungsstärkeren Batterien bringt die aktuellen Batteriekonzepte jedoch an ihre Grenzen. Die meisten Batteriehersteller produzieren Batterien mit flüssigen Elektrolyten, die zu schwerwiegenden Auslauf- und Korrosionsproblemen führen können, die die Lebensdauer verkürzen oder im schlimmsten Fall sogar Brände oder Explosionen verursachen.

Die Verwendung von Festelektrolyten, die aus Polymeren oder anorganischen Materialien bestehen, erhöht nicht nur die Sicherheit, sondern bietet auch eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung der Batteriearchitektur. Festkörperbatterien auf Basis von polymeren oder keramischen Ionenleitern bieten zwar eine höhere Sicherheit, können aber in Bezug auf die Leistungsfähigkeit noch nicht mit konventionellen LIB mithalten. Hier setzt das Konzept des Forschungsvorhabens „AdamBatt-2“ an. Ziel der Arbeiten im Teilprojekt des Forschungszentrums Jülich ist die Herstellung und Optimierung keramischer Materialien für den Einsatz in hybriden Festkörperbatterien mit hoher Leistungs- und Energiedichte bei gleichzeitig hoher Eigensicherheit.

Dabei soll die Optimierung wissensbasiert erfolgen, d.h. ein vertieftes Verständnis der Ionentransportprozesse an Grenzflächen soll durch die Kombination von Simulationen und NMR-Untersuchungen an Hybridelektrolyten erreicht werden. Die Verifizierung atomistischer Simulationen von Ionenbewegungen im Bulk und an Grenzflächen erfordert den gezielten Einsatz spektroskopischer Methoden, die eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse gewährleisten. Diese Charakterisierung wird am IET-1 mittels NMR durchgeführt. Durch den übergreifenden Ansatz Experiment-Charakterisierung-Modellierung sollen innovative Materialien und Technologien entwickelt werden, die als Grundlage für die Kommerzialisierung von Li-basierten Festkörperbatterien dienen.