Maßgeschneiderte Lithium-Metall-Anoden für zukünftige Batteriesysteme

Die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen ist eines der großen Ziele der aktuellen Batterieforschung. Durch den begrenzten Bauraum im Fahrzeug wird die elektrische Reichweite maßgeblich durch die volumetrische Energiedichte der Batteriezellen bestimmt.

Lithium-Metall-Anoden bilden die Basis für alle lithium-basierten Batteriekonzepte, einen weiteren Sprung in der gravimetrischen und volumetrischen Energiedichte gegenüber heutigen Lithium-Ionen-Batteriezellen zu erreichen. Wichtige Voraussetzungen für den Erfolg dieser Technologie ist die Entwicklung maßgeschneiderter Lithiumanoden.

Mit der Erhöhung der Energiedichte ist jedoch Sorge zu tragen, dass die Sicherheit der entwickelten Zellen vergleichbar oder besser als bei aktuellen verfügbaren Vergleichszellen ist. Hierfür ist eine Testmatrix zu entwickeln und durch ausgewählte Sicherheitstests sind die Referenzzellen der verschiedenen Iterationsschritte zu beurteilen.

Beim Teilvorhaben liegt der Schwerpunkt auf der Evaluierung der Zellsicherheit. Dabei sind folgende Arbeitsschwerpunkte festgelegt.

• Aufbau einer Risikoanalyse für metallische Lithium-Metall-Anoden mit Schwerpunkt auf das Sicherheitsverhalten unter verschieden Bedingungen sowie Ableitung von Sicherheitstests unter Einbeziehung von Experten des SGS TÜV-Saar

• Erarbeiten einer Testmatrix für die Sicherheitsbewertung unter Berücksichtigung der aktuellen Normenentwicklung und abgleitet aus den Ergebnissen der Risikoanalyse

• Sicherheitstests an Prototypzellen mehrerer Iterationsschritte und Rückspiegelung der Ergebnisse an die Projektpartner, um Optimierungen für die nächste Zellevolutionsstufe einbringen zu können

• Untersuchung der Rolle von Lithium-Passivierungsschichten auf die Zellsicherheit

• Anwendungsspezifische Bewertung der Zellsicherheit bezogen auf automobile, stationäre und weitere Anforderungen

SGS erwartet durch das Projekt, frühzeitig Erkenntnisse über alternative Anodenkonfigurationen wie metallische Lithium-Anoden zu gewinnen und sich hier frühzeitig Know-how bzgl. Risikobewertung und Testmethodik aufzubauen. Dieses ermöglicht es, die Kompetenz zur Risikobewertung und angrenzender Bereiche für die Zukunft auszubauen. Damit kann das Dienstleistungsportfolio der SGS (Prüfen, Validieren und Zertifizieren) für die Hersteller neuer Produkte und andere Akteure im wachsenden Markt der erneuerbaren Energien und der Elektromobilität weiter etabliert werden.

Zusätzlich kann die SGS Germany GmbH das bereits erworbene Know-how im Bereich Testing, Testmethoden und Methodenentwicklung weiter ausbauen und vertiefen und damit ebenfalls ihren Marktanteil konsolidieren.