PräLi – Prälithiierung von Elektroden

Projektlaufzeit:
01. Oktober 2019 – 30. September 2022

Institute:

  • Helmholtz-Institut Münster (HI MS)
  • Münster Electrochemical Energy Technology (MEET)
  • Institut für Partikeltechnik (iPAT)
  • Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs)
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Partner:

Forschungszentrum Jülich
TU Braunschweig

Anwendungen zu erfüllen hat sich Silizium als vielversprechendes Element für hoch-energetische Lithium-Ionen-Batterien herausgestellt, da es im Vergleich zu klassisch eingesetztem Graphit potentiell ein Vielfaches an Lithiumionen im geladenen Zustand speichern kann. Kommerzielle Zellen asiatischer Hersteller enthalten bereits kleinere Anteile von Silizium um die Energiedichte entsprechend zu steigern. Ein bekannter Nachteil von Silizium-modifizierten Zellen ist allerdings eine beschränkte Lebensdauer was mit spezifischen Eigenschaften des Siliziums im Wechselspiel mit Lithium zusammenhängt. Es ist typisch für dieses Material in der Zelle, dass Lithium während der Lade-Entladeprozesse sozusagen verbraucht wird und damit für die Energiespeicherung nicht mehr zur Verfügung steht.
An dieser Stelle setzt das Projekt PräLi ein, welches sich zum Ziel gesetzt hat durch innovative Prozesstechnik die in der Zelle verfügbare Menge an Lithium soweit zu erhöhen, dass der Verbrauch während der Nutzung der Zelle kompensiert wird. Somit wird es möglich Silizium in größeren Beimischungen in Lithium-Ionen-Zellen einzusetzen und somit sowohl hohe Energiedichten bei hoher Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu erreichen. Es werden innerhalb des Projektkonsortiums verschiedene Prozesse zur sogenannten Prälithiierung (Lithium-Anreicherung in Elektroden) getestet und mit dem Ziel der industriellen Anwendbarkeit weiterentwickelt. Die so modifizierten Elektroden werden in Zellen getestet und wissenschaftliche Untersuchungen zum mikroskopischen Einfluss des Lithiums durchgeführt. Damit werden Rückschlüsse auf Alterungsmechanismen und die zu erwartende Lebensdauer in der Anwendung gezogen.