Prälithiierung von Elektroden

Silicium hat sich vielversprechendes Element für hoch-energiereiche Lithium-Ionen-Batterien herausgestellt, da es im Vergleich zu klassisch eingesetztem Graphit potenziell ein Vielfaches an Lithium-Ionen im geladenen Zustand speichern kann. Kommerzielle Zellen asiatischer Hersteller enthalten bereits kleinere Anteile von Silicium, um die Energiedichte entsprechend zu steigern.

Ein bekannter Nachteil von Silicium-modifizierten Zellen ist allerdings eine beschränkte Lebensdauer, was mit spezifischen Eigenschaften des Siliciums im Wechselspiel mit Lithium zusammenhängt. Es ist typisch für dieses Material in der Zelle, dass Lithium während der Lade-Entlade-Prozesse sozusagen verbraucht wird und damit für die Energiespeicherung nicht mehr zur Verfügung steht.

An dieser Stelle setzt das Projekt PräLi an, welches sich zum Ziel gesetzt hat, durch innovative Prozesstechnik die in der Zelle verfügbare Menge an Lithium soweit zu erhöhen, dass der Verbrauch während der Nutzung der Zelle kompensiert wird. Somit wird es möglich, Silicium in größeren Beimischungen in Lithium-Ionen-Zellen einzusetzen und somit hohe Energiedichten bei hoher Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu erreichen.

Es werden innerhalb des Projektkonsortiums verschiedene Prozesse zur sogenannten Prälithiierung (Lithium-Anreicherung in Elektroden) getestet und mit dem Ziel der industriellen Anwendbarkeit weiterentwickelt. Die so modifizierten Elektroden werden in Zellen getestet und wissenschaftliche Untersuchungen zum mikroskopischen Einfluss des Lithiums durchgeführt. Damit werden Rückschlüsse auf Alterungsmechanismen und die zu erwartende Lebensdauer in der Anwendung gezogen.

Quelle: https://www.prozell-cluster.de/projekte/praeli/ (jüngster Zugriff: 11.05.2020)