Dipl.-Ing. Bernd Oberschachtsiek
technischer Betriebsleiter ZBT &
Kommiss. Abteilungsleiter
Abteilung Elektrolyse
Tel.: +49 203 7598-4280
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Lithium-Schwefel-Batterien haben das Potenzial die gravimetrische Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien um das drei oder vierfache zu übertreffen. Allerdings wurde dieses Potenzial bisher noch nicht ausgeschöpft.
Generell ist das Funktionsprinzip einer Lithium-Schwefel-Batterie dem einer Lithium-Ionen-Batterie sehr ähnlich, auch hier werden Lithium-Ionen zwischen den Elektroden ausgetauscht. Allerdings ist der Reaktionsmechanismus bei einer Lithium-Schwefel-Batterie weitaus komplizierter als bei einer Lithium-Ionen-Batterie. Während des Lade- und Entladevorgangs entstehen im Elektrolyten lösliche Zwischenprodukte, die zu unerwünschten Nebenreaktionen führen, resultierend in einer weitaus geringeren Zyklenfestigkeit als bei Lithium-Ionen-Batterien. Außerdem ist die Hochstromfähigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien deutlich geringer als bei Lithium-Ionen-Batterien. Das kann auf die geringe elektrische und ionische Leitfähigkeit der schwefelbasierten Kathodenaktivmaterialien zurückgeführt werden.
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Das ZBT beschäftigt sich seit 2017 in unterschiedlichen Projekten mit der Verbesserung des Elektroden- und Zelldesigns. Die Zusammensetzung der Elektrode wird gezielt variiert, um die Zyklenfestigkeit und Hochstromfähigkeit zu steigern. Neben der Elektrodenentwicklung wird am ZBT aktuell auch Lithiumsulfid (Li2S) als Kathodenaktivmaterial synthetisiert und gemeinsam mit einem Projektpartner mit neuartigen Methoden gezielt modifiziert. Ziel ist die Steigerung der intrinsischen elektrischen Leitfähigkeit des Materials und der Lebensdauer der Elektroden.
Für die Charakterisierung der hergestellten Elektroden stehen dieselben Methoden wie für die Untersuchung von Lithium-Ionen-Batterien zur Verfügung. Darüber wird für die Aufklärung des Reaktionsmechanismus ein UV-VIS Spektrometer genutzt.