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Elektromobilität Projekt Limac: Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Batterien optimieren

Von Stefanie Eckardt 1 min Lesedauer

Für die Elektromobilität oder die Luft- und Raumfahrt spielen Batterien mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer eine wichtige Rolle. Das Fraunhofer IST erforscht deshalb mit dem Fraunhofer USA Center Midwest neue Ansätze, um die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer zukünftiger Batteriesysteme zu verbessern. Ein vielversprechender Ansatz sind Lithium-Metall-Anoden.

Knopfzellen dienen im Projekt Limac als Testformat, um amorphe Kohlenstoff-Zwischenschichten zwischen Lithium-Metall-Anode und Elektrolyt zu untersuchen.(Bild: KI-generiert)
Knopfzellen dienen im Projekt Limac als Testformat, um amorphe Kohlenstoff-Zwischenschichten zwischen Lithium-Metall-Anode und Elektrolyt zu untersuchen.
(Bild: KI-generiert)

Um die Potenziale von Lithium-Metall-Anoden für langlebigere Batteriezellen zu erforschen, setzt das neue Projekt „Limac – Amorphous Carbon Interlayers for Reliable Lithium-Metal Battery Cells“ auf dünne amorphe Kohlenstoff-Zwischenschichten. Im Mittelpunkt steht die Frage, ob diese die Grenzfläche zwischen Lithium-Metall-Anode und Elektrolyt stabilisieren und dadurch zu zuverlässigeren und langlebigeren Batteriezellen beitragen können. Dafür sollen in einem ersten Schritt dünne amorphe Kohlenstoffschichten entwickelt werden. Diese sollen mithilfe eines Laser-Arc-PVD-Verfahrens auf Kupfer-Stromableitern abgeschieden werden. Anschließend werden die beschichteten Materialien in Batteriezellen erprobt und mit Referenzzellen verglichen. So will man untersuchen, welche Eigenschaften der Zwischenschichten für eine möglichst stabile Grenzfläche in der Batteriezelle essenziell sind.

Ökologische und ökonomische Perspektiven

Über die technische Leistungsfähigkeit hinaus stehen im Projekt auch die ökologische Perspektive und die spätere Übertragbarkeit auf größere Zellformate im Fokus. Zum einen sollen mit einer Ökobilanz, dem Life Cycle Assessment (LCA), relevante Stoff- und Energieflüsse sowie die Umweltwirkungen des Ansatzes untersucht, zum anderen gleichzeitig ein Konzept für die Übertragung der Technologie auf größere Pouchzellen entwickelt werden. Damit verbindet das Projekt Materialentwicklung und Zellforschung mit ökologischer Bewertung und ersten Überlegungen zur späteren Skalierung. Ziel ist es, das Potenzial amorpher Kohlenstoff-Zwischenschichten für zuverlässigere Lithium-Metall-Batterien umfassend zu bewerten und eine Grundlage für die Weiterentwicklung in Richtung größerer Zellformate zu schaffen.

Zukunftsfähigkeit

Langfristig könnten leistungsfähigere und langlebigere Lithium-Metall-Batterien dazu beitragen, das Gewicht von Batteriesystemen zu reduzieren und gleichzeitig hohe Energiedichten zu ermöglichen. Davon könnten Anwendungen profitieren, bei denen Gewicht, Leistungsfähigkeit und Reichweite eine wichtige Rolle spielen – von Elektrofahrzeugen über die Luft- und Raumfahrt bis hin zu stationären Energiespeichern. (se)

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