Erstellung eines chemisch-physikalischen Modells eines Lithium-Luft-Akkumulators mit Hilfe von tomografischen in-operando Untersuchungsmethoden und Impedanzspektroskopie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Julia Kowal; Dr. Ingo Manke
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 357753796

Die in einer Li-Luft-Batterie ablaufenden dreidimensionalen strukturellen und morphologischen Prozesse sind bislang nur unzureichend untersucht und verstanden worden. Dies stellt ein wesentliches Hindernis in der Entwicklung innovativer Elektrodenstrukturen dar. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, durch eine Kombination innovativer experimenteller in-operando Untersuchungsmethoden (Dreidimensionale Röntgen-Phasenkontrast-Tomografie und impedanzbasierte Analysemethoden) ein detailliertes Bild über die im Inneren einer Li-Luft-Batterie während des Zyklierens ablaufenden strukturellen und morphologischen Prozesse zu erhalten und darauf basierend ein physikalisch-chemisches 3D Struktur-Modell der Elektroden zu erstellen, das mit den realen mikrostrukturellen Eigenschaften korreliert ist. Mit (Synchrotron) Röntgen-Tomografie wird die dreidimensionale Verteilung der unterschiedlichen Reaktionsprodukte und Ablagerungen während des Be- und Entladens in Abhängigkeit des Aufbaus der Elektroden quantitativ erfasst und beschrieben sowie mit den Impedanz-Daten kombiniert werden. So soll ein besseres Verständnis der grundlegenden Prozesse währende des Zyklierens erreicht werden. Auf dem entwickelten Modell basierende Simulationen dienen dann der Entwicklung und Vorhersage des Batterieverhaltens bei unterschiedlichen Betriebsparametern und werden schließlich für die Optimierung der Elektrodenstrukturen verwendet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen