Ein Team von Forschenden des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) hat erstmals Lithium-Schwefel-Pouchzellen mit reduziertem Elektrolytanteil unter praxisnahen Bedingungen untersucht. Mit Hilfe von Operando-Neutronentomografie konnte dargestellt werden, wie sich der Elektrolyt während der Lade- und Entladevorgänge über die Elektroden verteilt. Die Experimente fanden am Institut Laue-Langevin in Grenoble statt und ermöglichten eine exakte Analyse von leichten Elementen wie Lithium und Wasserstoff. Die Zellen wurden im „Pouch Cell Assembly Lab“ des HZB unter industrienahen Parametern gefertigt. Das Ziel bestand darin, Einblicke in die Benetzungsprozesse zu erhalten, die bei geringer Elektrolytmenge eine zentrale Rolle für die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer von Lithium-Schwefel-Batterien spielen.
Dynamisches Benetzungsverhalten dokumentiert
Die Untersuchungen zeigten, dass sich unbenetzte Bereiche vor allem zu Beginn von Ruhephasen lokal ansammeln. Längere Ruhezeiten führten nur zu geringen Verbesserungen der Elektrolytverteilung. Lade- und Entladezyklen erhöhten hingegen die Homogenität der Benetzung und damit die Aktivierung des Schwefels. Dabei konnten erstmals periodische Veränderungen des Elektrolytverhaltens beschrieben werden, die mit den chemischen Reaktionen von Schwefelverbindungen zusammenhängen. Die Ergebnisse liefern Hinweise auf die Ursachen von beschleunigten Alterungsprozessen und Ausfällen in Lithium-Schwefel-Systemen. Gleichzeitig sollen sie die Entwicklung kompakter Zellen mit höherer Energiedichte unterstützen. Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen des Programms „Batterie 2020“ sowie durch das EU-Horizon-Projekt „HealingBat“ gefördert.
Quelle:
https://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=30866&sprache=de&seitenid=74699
