Zukunftsweisende elektrochemische Energiespeicherung

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Elementare Prozesse

Eine gezielte Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Batterien setzt ein grundlegendes Verständnis der in Batterien ablaufende Prozesse und der Strukturen, insbesondere an Grenzflächen, auf atomarem Niveau voraus.

In der Gruppe "Elementar Prozesse" werden solche Strukturen und Prozesse mit modernen quantenchemischen Verfahren, besonders auf der Basis der Dichtefunktionaltheorie, untersucht. Diese Methoden erlauben nicht nur die Bestimmung der mikroskopischen Konfigurationen, wie sie in Elektroden, Elektrolyten und an Grenzflächen vorkommen, sondern auch die Berechnung der elektronischen Struktur. Dies ermöglicht eine Analyse der Faktoren, die zu den jeweiligen Strukturen und Elementarprozessen führt, so dass chemische Trends abgeleitet werden können. Außerdem können vertrauenswürdige Voraussagen über mögliche Materialien mit verbesserten Eigenschaften gemacht werden, so dass die Anzahl notwendiger Experimente eingeschränkt werden kann.

Bei den stabilen Strukturen und den ablaufenden Elementarprozessen spielen die Umgebungsbedingungen eine wichtige Rolle. Diese werden berücksichtigt, indem entweder die Stabilität auf der Basis der ab initio Thermodynamik abgeschätzt wird oder ab initio Molekulardynamiksimulationen durchgeführt werden. Weiterhin können variierende Elektrodenpotentiale in den Rechnungen modelliert werden.