Forschungen zu innovativen Hochenergie-Zellchemien und ressourcen-effizienten Darstellungsprozessen für Lithium-Ionen-Batteriezellen fuer mobile Anwendungen in Deutschland; Teilvorhaben D: 'Li-S-Si-Batterie'.
Zeitraum
2014-12-01 – 2017-11-30
Bewilligte Summe
866.390,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6045D
Leistungsplansystematik
Elektromobilität - Lithium-basierte Batterien [EA2611]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
Die TUM entwickelt im Rahmen des LiMo Projekts zwei Optionen zur Einbringung von Lithium in Lithium-Schwefel-Silicium (Li-S-Si) Batterien via Verwendung von: 1) stabilisierten Lithiummetallpartikeln (SLMP) in Kombination mit Schwefelkathoden und Siliciumanoden oder 2) Lithiumsulfid (Li2S) Kathoden in Kombination mit Siliciumanoden. Des weiteren werden in-situ Untersuchungen zur SEI Bildung an Siliciumelektroden in verschiedenen Elektrolyten durchgefuehrt, um die SEI Stabilitaet an Siliciumanoden fuer Li-S-Si oder Lithiumionen Batterien zu bestimmen. Zusammen mit VW wird die Einbringung von Lithium in Li-S-Si Zellen via SLMP untersucht, wobei die Schwefelelektroden von VW zur Verfuegung gestellt werden und die Siliciumelektroden an der TUM entwickelt werden. Das erforderliche Potential fuer die Freisetzung von Lithumionen aus SLMP wird mittels in-situ XRD und die eventuell auftretende Gasung mittels on-line Massenspektrometrie bestimmt (an der TUM etablierte Methoden). Im Anschluss wird die Effizienz der in-situ Lithiierung mit SLMP in Li-S-Si Vollzellen untersucht. Alternativ hierzu werden Li2S-Kathoden entwickelt, deren spezifische Kapazitaet und Zyklenstabilitaet als Funktion der Li2S Partikelgroesse (via Laserstreuung und Rasterelektronenmikroskopie (REM)) und der durch gezielte Kalandrierung erzeugten Elektrodenporositaet untersucht wird. Die Aktivierung der Li2S-Partikel wird mittels in-situ XRD verfolgt. Letztlich wird die Stabilitaet von Li2S-Silicium Vollzellen mittels in-situ Impedanz und ex-situ REM/EDX in verschiedenen Elektrolyten untersucht. Mittels in-operando Roentgenabsorptionsspektroskopie (XAS) wird die Speziierung der Polysulfide in Elektrolyten mit unterschiedlicher Dielektrizitaetskonstante untersucht (in Zusammenarbeit mit Prof. Tromp), um die grundlegenden Alterungsprozesse zu bestimmen. Des Weiteren wird die SEI Bildung und Stabilitaet an Siliciumanoden in Li-S-Si und Lithiumionen Batterien mittels Roentgenkleinwinkelstreuung bestimmt.
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