Die hohen Speicherkapazitäten und geringen Materialkosten von Schwefel ermöglichen den Aufbau sehr leichter und kostengünstiger Batterien. Unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS aus Dresden fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fünf Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft mit einer Gesamtsumme von knapp 1,8 Millionen Euro. Die Forschungsergebnisse könnten zum Beispiel Anwendungen in der elektrischen Luftfahrt ermöglichen.
Festelektrolyte stehen aktuell im Fokus der Batterieforschung und gelten als sicherere Alternative zu den konventionellen, leicht entzündlichen Flüssigelektrolyten in Lithium-Batterien. In der Feststoffbatterie übernehmen entweder anorganischen oder organischen Feststoffe den Transport von Lithium-Ionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode.
In Kombination mit neuen Speichermaterialien könnten Feststoffelektrolyte somit der Schlüssel zu sicheren Batteriezellen mit hoher Energiedichte sein. Flüssigelektrolyte führen in Lithium-Schwefel-Batterien zu unerwünschten Nebenreaktionen, die bisher eine geringe Lebensdauer der Zellen zu Folge hatte. Daher stellt der Einsatz von Festelektrolyten einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Bisherige Forschungsergebnisse sind ermutigend: Im Labormaßstab ließ sich die grundlegende Machbarkeit einer Li-S-Feststoffbatterie bereits nachweisen.
Ziel: Anwendungsnaher Nachweis
Die SoLiS-Projektpartner setzen sich daher zum Ziel, Batteriezellen mit mehreren Elektrodenlagen auf Basis der Li-S-Festkörpertechnologie zu entwickeln und anwendungsnah zu bewerten. Neben den Verfahren zur Verarbeitung und Herstellung soll auch die Nano- und Mikrostruktur der Elektroden ganzheitlich untersucht und optimiert werden.
Die Herausforderung besteht darin, das Speichermaterial Schwefel mit elektrisch leifähigem Kohlenstoff und den ionenleitenden Elektrolyten in engen Kontakt zu bringen. Dabei besteht eine der Kernanforderungen in der Fertigung erster Prototypzellen darin, die beteiligten Zellkomponenten in ausreichender Qualität und Quantität herzustellen.
Projektbeteiligte und deren Aufgabenbereiche
das Fraunhofer IWS übernimmt die Projektkoordination und bringt das know-how zur Herstellung von Elektroden und Prototypzellen in das Projekt ein
die Technische Universität Dresden arbeitet an den Kathoden-Kompositmaterialien und einem geeigneten Elektrodendesign
Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster erforschen maßgeschneiderte Festelektrolyte und deren Transporteigenschaften für den neuen Batterietyp
die Justus-Liebig-Universität Gießen bringt ihre Erfahrung und Kompetenz zur Charakterisierung von Grenzflächenphänomenen in Feststoffbatterien ein
Schunk Kohlenstofftechnik übernimmt die Herstellung von Kohlenstoffadditiven und industriell relevanten Kompositmaterialien
