Innovation.Unternehmensförderung

Größere Speicherdichte durch Lithium-Schwefel-Batterien

Ob für Smartphones, Notebooks oder E-Autos: Die Speicherung elektrischer Energie in wieder aufladbaren Batterien gewinnt immer mehr an Bedeutung für stationäre, mobile und tragbare Systeme. Im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung entwickeln Forscher aus Köln, Duisburg und Essen gemeinsam optimierte Kathoden- und Anodenmaterialien für Lithium-Schwefel-Batterien als mögliche Alternative zu Lithium-
Ionen-Batterien.

Lithium-Ionen-Batterien (LIB) verfügen über eine hohe Kapazität und auch die Selbstentladung der LIB ist nur halb so groß wie bei vormals vorherrschenden Batterieformen. Dennoch gibt es Nachteile: So ist die Belastungsfähigkeit nur mittelmäßig und daher ein Schutzschaltkreis notwendig. Zudem muss das Aufladen nach festgelegten Standards erfolgen, und nicht zuletzt unterliegen LIB einem Alterungsprozess. Die technischen Nachteile der LIB können jedoch mithilfe einer anderen Energiespeichertechnologie überwunden werden: eine mögliche Alternative stellen Lithium-Schwefel-Batterien (LSB) dar. Durch die verwendeten Materialien können im Vergleich zu LIB prinzipiell geringere Kosten, höhere Speicherdichten und größere Reichweiten erzielt werden. Die Herausforderungen bis zur Einsatzreife liegen in der schnellen Abnutzung der bisher entwickelten LSB sowie in der noch unzureichend nutzbaren, aber theoretisch möglichen Speicherkapazität.

Um die Nachteile der LSB auszuräumen und eine bessere Nutzbarkeit dieser Batteriearten zu erreichen, entwickeln die Forscher Kathodenmaterialien auf der Basis von Lithiumsulfid und Silizium-basierten Anoden mit zusätzlicher Lithiumquelle sowie darauf aufgebaute Elektroden und Vollzellen. Sie wollen im Ergebnis Materialien, Rezepturen und Konzepte zur Verfügung stellen, die später mit Beteiligung der Industrie auf größere Ansätze übertragen und verifiziert werden können. Von den Forschungsergebnissen können kleine und mittlere Unternehmen in vielen Bereichen des Batteriebaus, der Auslegung von Batteriesystemen sowie des Maschinen- und Anlagenbaus profitieren.

Weitere Informationen zur industriellen Gemeinschaftsforschung finden Sie unter https://www.aif.de/innovationsfoerderung/igf-industrielle-gemeinschaftsforschung.html