Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICTAdvanced Applied Materials for Hybrid Solid-State Batteries 2
Die Lithium-Ionen-Batterie (LIB) ist mit einer hohen Energie- und Leistungsdichte, großen Zuverlässigkeit und einer langen Zykluslebensdauer ein attraktiver Energiespeicher, der in zahlreichen Anwendungen standardmäßig eingesetzt wird. Allerdings erreichen LIB mit flüssigem Elektrolyten technologische Grenzen: Der flüssige Elektrolyt kann bei defekten Zellen zum Aufblähen der Zelle oder zum Auslaufen und damit neben sicherheitsrelevanten Ereignissen auch zu Korrosion führen, wodurch die Lebensdauer massiv verkürzt wird.
Aus derzeitiger Sicht stellen Festkörperbatterien eine attraktive Alternative zu den konventionellen Li-Ionen-Batterien dar. Diese Systeme zeigen großes Potenzial in wichtigen Bereichen wie Sicherheit, Langlebigkeit und Energiedichte. Polymerelektrolyte werden dabei als mögliche Alternative zu flüssigen Elektrolyten eingesetzt. Allerdings sind bekannte Polymerelektrolyte elektrochemisch nur bedingt stabil wodurch die Performance von diesen Festkörperbatterien noch deutlich geringer als von konventionellen Li-Ionen-Batterien ist.
Die Entwicklung und der Aufbau von Festkörperbatterie-Demonstratoren mit hoher Energie- und Leistungsdichte bei maximaler Sicherheit ist daher unerlässlich zum Erreichen wirtschaftlicher, politischer und gesellschaftlicher Ziele, wie der Unabhängigkeit durch Technologiesouveränität und der Umsetzung der Energiewende.
Übergreifendes Projektziel ist es, verschiedene Zellkonzepte und deren Skalierfähigkeit bis in den 1-Ah-Maßstab zu untersuchen. Dabei werden Materialien optimiert und die experimentellen Daten mit modellgestützten Materialsimulationen und fortschrittlichen Charakterisierungsmethoden verknüpft und so grundlegende Mechanismen aufklärt.