Vakuumbedampfung mit Lithium für langlebige Batterien
Prä-Lithiierungsgrad von Siliziumanoden deutlich erhöht
05. August 2025 – Durch die Prä-Lithiierung lässt sich die Performanz und Lebensdauer von Batterien erhöhen. Bei diesem Verfahren wird den Elektroden vor der Fertigung Lithium hinzugefügt, um dem aktiven Lithiumverlust während des Batteriebetriebs entgegenzuwirken. Auf diese Weise werden Kapazitätsverluste ausgeglichen und die Lebensdauer verlängert. Ein münsteraner Forschungsteam hat nun analysiert, wie die Methode auch für große Mengen Lithium genutzt werden kann. Die Ergebnisse sind Teil der Arbeit des Frontier Research Laboratories, das LG Energy Solution in Kooperation mit dem MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster und dem Helmholtz-Institut Münster des Forschungszentrums Jülich in Münster etabliert hat.
Methode für verschiedene Batterietechnologien einsetzbar
„Bisherigen Studien konzentrierten sich insbesondere auf die Prä-Lithiierung von Elektroden mit kleinen Lithiummengen, was für die industrielle Anwendung irrelevant ist. Wir haben uns das Ziel gesetzt, einen Prä-Lithiierungsgrad von 15 Prozent zu erreichen“, erklärt MEET Wissenschaftler Dr. Aleksei Kolesnikov. Die Forschenden nutzten dafür das vakuumbasierte Beschichtungsverfahren ‚Physical Vapor Deposition‘ (PVD), das in der Industrie bereits seit langem etwa für die Herstellung von Chipstüten etabliert ist. „Dieses Vorgehen hat sich bei kleineren Lithiummengen bewährt. Wir haben nun festgestellt, dass ein steigender Lithiumanteil jedoch zu Verklumpungen auf der Oberfläche führt, die Elektroden aber trotzdem besser funktionieren als solche ohne Prä-Lithiierung“, sagt Kolesnikov.
Die verwendeten Siliziumelektroden hatte der Industriepartner LG Energy Solution im Vorfeld zur Verfügung gestellt. „Mit der Untersuchung von Elektroden mit größeren Mengen an Lithium haben wir einen wichtigen Schritt gemacht, um das Verfahren besser zu verstehen und zukünftig in die industrielle Fertigung überführen zu können“, so Kolesnikov. Diese Methode könne bei verschiedenen Batterietechnologien zum Einsatz kommen.
Detaillierte Ergebnisse online verfügbar
Die gesamte Studie haben die Forschenden Dr. Aleksei Kolesnikov, Laurin Profanter, Dr. Anindityo Arifiadi, Nick Fehlings und Dr. Johannes Kasnatscheew, MEET Batterieforschungszentrum, Marvin Mohrhardt, Helmholtz-Institut Münster, Dr. Ilha Lee, LG Energy Solution, sowie Prof. Dr. Martin Winter, MEET Batterieforschungszentrum und Helmholtz-Institut Münster, im Fachmagazin „Advanced Energy and Sustainability Research“ veröffentlicht.