Fraunhofer IWS präsentiert neue Forschungsergebnisse für Lithium-Schwefel-Batterien

Lithium-Schwefel-Batterien sind eine viel versprechende Technologie für künftige Energiespeicher-Systeme. Neuartige Materialien wie nanostrukturierte Kohlenstoff-Schwefel-Verbundkathoden, Festelektrolyte und Legierungsanoden könnten die Leistungsfähigkeit der Zelle signifikant erhöhen.

Experten des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS präsentieren auf dem 5. Workshop am 21./22.11.2016 in Dresden neueste Ergebnisse zu Materialien, Verfahren und Anwendungen im Bereich der Lithium-Schwefel-Batterien.

Li-S-Technologie hochgradig attraktiv für künftige Energiespeicher
Lithium-Schwefel-(Li-S)-Batterien haben eine höhere spezifische Energie und geringe Materialkosten als gängige Lithium-Ionen-Batterien. Die Zellchemie sei daher hochgradig attraktiv für künftige Energiespeicher, insbesondere zur Steigerung der Reichweite von Elektrofahrzeugen, betonen die Forscher.
Für die Weiterentwicklung der Li-S-Technologie ist das Elektrolytsystem eine Schlüsselkomponente. Ein am Fraunhofer IWS Dresden neu entwickelter Elektrolyt ermöglicht die Umwandlung des Schwefels an der Kohlenstoffoberfläche der Kathode, verringert Korrosionsvorgänge an der Lithium-Anode und erzielt infolgedessen eine Verbesserung der Zyklenstabilität.

Der neue Elektrolyt des IWS erlaubt eine hohe Ausnutzung des Schwefels
„In bisherigen Prototypen entfallen mindestens 40–50 % des Zellgewichts auf den Elektrolyt. Da dieser an den Auflösungs- und Umwandlungsreaktionen in der Kathode teilnimmt, ist die Kinetik und Vollständigkeit der Schwefelumwandlung unmittelbar vom Elektrolytanteil abhängig. Werte kleiner 3 ml Elektrolyt pro Gramm Schwefel waren mit klassischen Konzepten nicht erreichbar. Der neue Elektrolyt des IWS erlaubt eine hohe Ausnutzung des Schwefels erstmalig auch mit geringen Elektrolytanteilen von 2,7 ml pro Gramm Schwefel (< 40 % Zellgewicht)“, erklärt Dr. Holger Althues, Koordinator des Batteriezentrums am IWS.
Prof. Stefan Kaskel vom Fraunhofer IWS und Professor für Anorganische Chemie an der Technischen Universität Dresden ergänzt: „Zersetzungsreaktionen des Elektrolyten an der Oberfläche der Lithiumanoden sind die Hauptursache für Austrocknungs- und Degradationsvorgänge. Hoch lösliche Reaktionsprodukte führen zur beschleunigten Selbstentladung und einer geringen Ladeeffizienz. Mit dem neuen Elektrolyt des IWS bleibt die Morphologie des abgeschiedenen Lithiums über mehr als 100 Zyklen glatt und feinpartikulär. Ein durch unerwünschte Zersetzungsprozesse induziertes Aufblähen der Zellen ist mit IWS-Elektrolyt ausgeschlossen.“
Weitere Informationen zum Workshop: www.iws.fraunhofer.de/battery-workshop  

10.11.2016 | Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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