Aufbau und Vermessung polymerer und oxidkeramischer Festelektrolyte für Lithiumakkumulatoren

Kurzbeschreibung:

Um Batterien mit hoher Energiedichte darzustellen, ist eine Li-Metall-Anode Voraussetzung, welche einen Festkörperelektrolyten bzw. einen Separator erfordert. Zunächst wurden Festkörperelektrolyte wie z.B. Polymer- bzw. Nanokomposit- sowie Li+-leitende keramische Oxidelektrolyte hergestellt und auf ihre Eignung für Li-Metall-Batterien untersucht. Innerhalb der Kooperation werden zwei vielversprechende neue Ansätze zum Aufbau von Hybrid-Festelektrolyten verfolgt: Durch die Einbringen „harter“ Li⁺-leitender Keramik-Nanopartikel in eine „weiche“ Polymermatrix lassen sich Polymer-Nanoverbundwerkstoffe realisieren, die eine Dendrit-Bildung in Li-Metall-Batterien unterdrücken. Alternativ wird ein gemeinsamer Aufbau aus polymerem und keramischem Festelektrolytpulver mittels skalierbarer aerosolbasierter Kaltabscheidung (engl. Powder Aerosol Deposition Method, PADM) untersucht, um die bisherige hohe Masse des reinen keramischen Festelektrolyten zu reduzieren. Darüber hinaus können diese Materialien im Verbund den optimalen Kompromiss aus hohem Elastizitätsmodul und guter Oberflächenhaftung an metallisches Lithium bieten, um einen möglichst kleinen Grenzflächenwiderstand bei gleichzeitig ausreichend hoher mechanischer Festigkeit zu erzielen.

Laufzeit: 10/2019 - 09/2022

Arbeitsgruppenleitungen:

• Prof. Dr. Mukundan Thelakkat, Angewandte Funktionspolymere (AFUPO), Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
• Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM), Fakultät für Ingenieurwissenschaften

Promovierende:

• Dominic Rosenbach, M.Sc., Angewandte Funktionspolymere (AFUPO)
• Dipl.-Ing. Tobias Nazarenus, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (FM)