Stickstoffhaltige Kohlenstoffe für hochkapazitive zyklenstabile Lithium-Schwefel-Kathoden (StickLiS)
Laufzeit: Januar 2016 - Dezember 2018
Lithium-Schwefel-Batterien zeichnen sich durch eine hohe (auf die Masse bezogene) Energiedichte und geringe Materialkosten im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien aus, weisen jedoch bisher nur eine geringe Lebensdauer auf. Aktuelle Li-S-Prototyp-Zellen erreichen eine Energiedichte von 350 Wh/kg, allerdings wird dieser Wert innerhalb der ersten 50 Lade-/Entladezyklen deutlich verringert. Die Hauptursache für den Abfall der Energiedichte ist die Bildung von ungewünschten sich Nebenprodukte (sog. Polysulfide) während des Entladevorgangs. Ziel dieses Vorhabens ist es, diesen Vorgang deutlich zu minimieren, indem neuartige leitfähige Materialien entwickelt werden, bei denen ein Teil der Kohlenstoffatome durch Stickstoffatome ersetzt sind (Stickstoffdotierung). Diese Stickstoffatome binden die unerwünschten Nebenprodukte und unterbinden somit den Transport zur Anode. In diesem Vorhaben werden Vertreter dreier kohlenstoff-basierter Substanzklassen für die Minimierung der o. g. Nebenreaktionen untersucht. Durch den Vergleich der drei verschiedenen Materialklassen und durch die vernetzte Arbeitsweise von drei verschiedenen Forschungsinstituten ist es möglich, grundlegende Aussagen über die elektrochemisch stattfindenden Mechanismen zu treffen. Damit werden Nebenreaktionen, die bisher den kommerziellen Erfolg der Lithium-Schwefel-Batterie verhindern, minimiert.
Dieses Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderkennzeichen 03XP0030A. Partner:
• Fraunhofer IWS Dresden http://www.iws.fraunhofer.de/
• Max-Planck-Institut für Festkörperforschung Stuttgart http://www.fkf.mpg.de/de