Detaillierte Analyse des Wachstums der Solid-Electrolyte Interphase in Lithium-Ionen-Batterien zur Identifikation der relevanten Transportmechanismen für verschiedene Zellchemien und Zyklusbedingungen

• Antragsteller: Lukas Köbbing
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569764275

Lithium-Ionen-Batterien spielen in der modernen Technologie eine entscheidende Rolle. Ihre Kapazität nimmt jedoch im Laufe der Zeit durch das Wachstum der sogenannten Solid-Electrolyte Interphase (SEI) ab. Jüngste experimentelle Daten aus der Gruppe von Prof. Dahn deuten darauf hin, dass Elektronentunneln das langfristige SEI-Wachstum vorantreiben kann. Diese Ergebnisse widersprechen der üblichen Vorstellung, dass Tunneln nur den anfänglichen Kapazitätsabfall erklärt, während Elektronendiffusion das langfristige SEI-Wachstum beschreibt. Der Forschungsplan sieht daher vor, das SEI-Wachstum für verschiedene Zellchemien zu untersuchen, um den vorherrschenden Wachstumsmechanismus - Elektronentunneln oder Diffusion - in Abhängigkeit von der Zelle und den Zyklusbedingungen zu identifizieren. Wir werden die Experimente zum Kapazitätsabfall mit Hilfe von physikbasierten Kontinuumsmodellen des SEI-Wachstums analysieren. Darüber hinaus wollen wir mit zusätzlichen Experimenten die SEI-Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Zellchemie aufdecken, was uns ermöglicht, Korrelationen zwischen Elektronentransport und Zelleigenschaften offenzulegen. Die Identifizierung und das Verständnis, wie die schädlichen Elektronentransportmechanismen unterdrückt werden können, wird dazu beitragen, die Lebensdauer der Batterie zu verlängern und damit die Zuverlässigkeit, die Kosten und die Umweltbelastung zu verbessern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Jeff Dahn, Ph.D.