The hydrogen and
fuel cell center
ZBT GmbH

Kontakt

Dipl.-Ing. Bernd Oberschachtsiek

Abteilungsleiter
Abteilung Wasserstoff und Batterien

Tel.: +49-203-7598-4280
b.oberschachtsiek(at)zbt.de
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Lithium-Schwefel-Batterien

Lithium-Schwefel-Batterien haben das Potential die gravimetrische Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien um das drei oder vierfache zu übertreffen. Allerdings wurde dieses Potential bisher noch nicht ausgeschöpft.

Generell ist das Funktionsprinzip einer Lithium-Schwefel-Batterie dem einer Lithium-Ionen-Batterie sehr ähnlich, auch hier werden Lithium-Ionen zwischen den Elektroden ausgetauscht. Allerdings ist der Reaktionsmechanismus bei einer Lithium-Schwefel-Batterie weitaus komplizierter als bei einer Lithium-Ionen-Batterie. Während des Lade- und Entladevorgangs entstehen im Elektrolyten lösliche Zwischenprodukte, die zu unerwünschten Nebenreaktionen führen, resultierend in einer weitaus geringeren Zyklenfestigkeit als bei Lithium-Ionen-Batterien. Außerdem ist die Hochstromfähigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien deutlich geringer als bei Lithium-Ionen-Batterien. Das kann auf die geringe elektrische und ionische Leitfähigkeit der schwefelbasierten Kathodenaktivmaterialien zurückgeführt werden.

Funktionsprinzip einer Lithium-Schwefel-Batterie (Laden)

Arbeitsfelder

Das ZBT beschäftigt sich seit 2017 in unterschiedlichen Projekten mit der Verbesserung des Elektroden- und Zelldesigns. Hierfür wird die Zusammensetzung der Elektrode gezielt variiert, um die Zyklenfestigkeit und Hochstromfähigkeit deutlich zu verbessern. Neben der Elektrodenentwicklung wird am ZBT ab 2020 auch das Kathodenaktivmaterial Lithiumsulfid (Li2S) synthetisiert, welches von einem Projektpartner mit neuartigen Methoden gezielt modifiziert wird. Hiervon verspricht man sich vor allem eine deutlich bessere Hochstromfähigkeit und Lebensdauer.

Für die Charakterisierung der hergestellten Elektroden stehen dieselben Methoden wie für die Untersuchung von Lithium-Ionen-Batterien zur Verfügung. Darüber wird für die Aufklärung des Reaktionsmechanismus ein UV-VIS Spektrometer genutzt.

Letzte Änderung:  04.03.2020