Zukunftsweisende elektrochemische Energiespeicherung

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Nachwuchsgruppe NEW E²

HIU Nachwuchsgruppe NEW E²

 

 

Der Fokus der Forschungsarbeiten der Nachwuchsgruppe liegt auf der Entwicklung und Charakterisierung alternativer Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien, die Lithium-Ionen mittels einer Kombination aus Legierungs- und Konversionsreaktionen speichern – sogenannten Konversions-Legierungs-Materialien. Die synergetische Kombination dieser beiden Mechanismen hat zum Ziel, die jeweiligen Vorteile der beiden Mechanismen zu vereinen und auf diese Weise die jeweiligen intrinsischen Herausforderungen zu überwinden. So bieten Legierungsmaterialien häufig höhere Energiedichten und eine bessere Energieeffizienz, allerdings verbunden mit dem Nachteil extensiver Volumenveränderungen. Konversionsmaterialien hingegen zeigen geringere Volumenveränderungen und häufig eine bessere Schnellladefähigkeit, dafür aber geringere Energiedichten und eine vergleichsweise niedrigere Energieeffizienz.

Die Vereinigung der beiden Mechanismen innerhalb einzelner Partikel ermöglicht somit eine Reduzierung der Volumenveränderungen bei gleichzeitig verbesserten Energie- und Leistungsdichten sowie eine effizientere Energiespeicherung.

Um dies zu erreichen, erforscht die Gruppe Konversions-Legierungs-Materialien verschiedener Zusammensetzungen im Hinblick auf den Einfluss der einzelnen Legierungs- und Konversionselemente und deren Zusammenwirkung. Die hierzu verwendeten elektrochemischen Methoden werden durch eine Vielfalt an weiteren (in situ/operando) Untersuchungsmethoden ergänzt, mit dem Ziel die zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen und hierauf aufbauend neue Anodenmaterialien zu entwickeln, die die Realisierung leistungsfähigerer Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen.