Neue Nachwuchsforschergruppe zu Elektrolytformulierung

Am 1. Januar 2021 startet eine neue Nachwuchsforschergruppe mit dem Schwerpunkt Elektrolytformulierungen für Lithiumbatterien.

Besucht man Masoud Baghernejad bei der Arbeit, so kann man oft beobachten, wie er kleine Laborzellen in verschiedene Untersuchungsgeräte legt. An seinem Laborplatz am Helmholtz-Institut Münster (HI MS, IEK-12) des Forschungszentrums Jülich erforscht der promovierte Chemiker die Grenzflächen zwischen Elektrolyten und Elektroden als essentielle Bestandteile von Lithiumbatterien. Eine höhere Energiedichte, niedrigere Kosten und eine längere Lebensdauer für zukunftsweisende Energiespeicher – diese Ziele möchte er mit seiner neuen Nachwuchsforschergruppe ab dem 1. Januar 2021 erreichen. Eingebettet ist das Vorhaben in das Projekt EFoBatt, das für „Elektrolytformulierungen für Lithiumbatterien“ steht und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über fünf Jahre finanziert wird.

Höhere Energiedichte und verlängerte Haltbarkeit

„Konventionelle Elektrolyte sind gegenüber der Anode und der Kathode in Lithiumbatterien instabil. Es bilden sich Zwischenphasen, die Elektrolytmaterial verbrauchen. Das schränkt wiederum die Leistung, die Stabilität und die Lebenszeit des Energiespeichers stark ein“, erklärt Baghernejad. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird er mit seinem Team die Entstehung, die Entwicklung und den Abbau von Zwischenphasen genau unter die Lupe nehmen. „Wir möchten ein tiefergehendes Verständnis für diese Prozesse schaffen, um die nächste Generation Batterien mit höherer Energiedichte und längerer Haltbarkeit entwickeln zu können.“

Wenn alles nach Plan läuft, wird man die Ergebnisse des Projekts direkt in den relevanten Industrien für Energiespeicher umsetzen können. Verstärkung für sein Vorhaben erhält der Wissenschaftler ab Juli 2021 von einer neuen Doktorandin. Ab Dezember 2021 werden ein weiterer Doktorand sowie ein Postdoktorand die Nachwuchsgruppe vervollständigen.

Zeit- und kosteneffiziente Forschung

Um die zeit- und kostenintensive Versuch-und-Irrtum-Methodik wiederholter Messungen und Analysen zu vermeiden, wird das Nachwuchs-Team um Baghernejad die Methoden der sogenannten Nahfeld-Raman und der IR-Spektroskopie nutzen. Bei diesen Spektroskopie-Techniken werden Vibrationen genutzt, um die chemische Natur in den Grenzflächen sichtbar zu machen. Sowohl flüssige als auch feste Elektrolyte in Lithiumbatterien können mit der Methode erforscht werden.

Mit seinem Konzept konnte Baghernejad die Unternehmen BASF SE, Wacker Chemie AG und E-Lyte Innovation GmbH überzeugen, mit seiner neuen Nachwuchsforschergruppe zu kooperieren. Der gebürtige Iraner war bereits in drei verschiedenen Ländern und an sechs verschiedenen Forschungsinstituten tätig, beispielsweise an der Universität Bern und am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz. „Das bereitet mich super auf die interdisziplinäre Ausrichtung des Projekts vor“, so der Wissenschaftler.

Prof. Martin Winter, Direktor des HI MS und des MEET Batterieforschungszentrums der Uni Münster, begrüßt den neuen Ansatz: „Ich freue mich sehr, mit Masoud Baghernejad die Expertise und eine kompetente Leitung für unsere neue Nachwuchsforschergruppe in Münster zu haben. Mit dem neuen Schwerpunkt schärfen wir unser wissenschaftliches Profil im Bereich der Elektrolyte.“

Über EFoBatt

Das Projekt EFoBatt mit dem Namenszusatz „Elektrolytformulierungen für Lithiumbatterien der nächsten Generation mit großer Energiedichte und hoher Beständigkeit“ umfasst die Bereiche der Synthetischen Chemie, der Elektrochemie und der operando-Schwingungsspektroskopie. In einer ersten Projektphase werden neue Elektrolyte entwickelt, um die Leistung und die Stabilität der Zwischenphasen zu verbessern. In einer zweiten Projektphase werden die Zwischenphasen durch operando-Charakterisierung auf Molekularebene untersucht, um ein verbessertes Verständnis für die Prozesse in den Zwischenphasen und die Anwendung in zukünftigen Batterien zu erhalten.

Weitere Infos zur Nachwuchsgruppe "Spektroelektrochemie an Grenzflächen"