Verbundprojekt: AMaLiS 2.0 - Alternative Materialien und Komponenten für aprotische Lithium/Sauerstoff-Batterien: Chemie und Stabilität der Inaktiv-Komponenten

Abstract

Trotz ihrer hohen spezifischen Energiedichte (bis 3.500 Wh/kg im entladenen Zustand) wird die Li/Sauerstoff-Batterie durch materialwissenschaftliche Herausforderungen begrenzt. Dazu zählen die Stabilität von Elektrolyt und Lithiumanode sowie die Entwicklung einer elektrochemisch stabilen Gasdiffusionselektrode (GDE), die den limitierenden Faktor für die Energiedichte darstellt. Das Verbundprojekt AMaLiS 2.0 verfolgte ein hybrides Zellkonzept mit räumlich getrennten Anoden- und Kathodenelektrolyten, um deren elektrochemische Inkompatibilität zu überwinden. Hierfür wurde ein beidseitig beschichteter Separator des Partners MEET eingesetzt, der unterschiedliche Elektrolyte in beiden Halbzellen ermöglicht. Ergänzend sollten eine optimierte GDE sowie perspektivisch eine CO₂-filternde Membran für den Luftbetrieb integriert werden. Das Fraunhofer IFAM entwickelte TiC-basierte GDEs, skalierbare Beschichtungsverfahren und großflächige Li/O₂-Flachzellen bis 25 cm² Elektrodenfläche. Zudem wurde eine gas- und druckdichte Testumgebung zur elektrochemischen Charakterisierung unter kontrollierter Atmosphäre aufgebaut.