Wissenschaftler des Fraunhofer IWS haben ein Verfahren zur Herstellung dünner Lithiumanoden aus geschmolzenem Lithium entwickelt. Lithium-Metall-Anoden gelten als Schlüsselelement für zukünftige Batteriesysteme.
Mittels IWS-Schmelzabscheidung hergestellte Lithiumschicht auf Kupferfolie
Fraunhofer IWS
Die Lithium-Metall-Anode soll im Batteriesystem der Zukunft die Energiedichte sowohl in Bezug auf das Zellvolumen als auch auf die Masse deutlich verbessern. Dafür sind jedoch hochwertige und dünne Lithiumschichten notwendig. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS hat einen Beschichtungsprozess entwickelt, mit dessen Hilfe Lithiumschichten von wenigen Mikrometern Dicke hergestellt werden können. Bislang konnten Lithiumfolien im gängigen Walzverfahren nicht mit den für Batterieanwendungen notwendigen Qualitätsanforderungen im industriellen Maßstab hergestellt werden.
Eine lithiophile Oberfläche ermöglicht eine kostengünstige und homogene Abscheidung dünner Schichten aus geschmolzenem Lithium auf metallischen Substraten. "Wir sind in der Lage, dünne Nickel- und Kupferfolien so zu behandeln, dass eine Beschichtung aus der flüssigen Phase bzw. aus der Schmelze des Lithiums möglich wird", erläutert Dr. Holger Althues, Abteilungsleiter Chemische Oberflächen- und Batterietechnik am Fraunhofer IWS. Das neue Verfahren lasse sich zudem im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf industrielle Maßstäbe hochskalieren.
Lithium-Anoden für die Batterie der Zukunft
Die Forscher gehen davon aus, dass Festkörperbatterien mit einer Lithium-Metall-Anode die volumetrische Energiedichte heutiger Lithium-Ionen-Batterien um mehr als 70 Prozent überschreiten könnten. Die oberflächenmodifizierte Lithium-Anoden für Batterien der Zukunft entwickelt das Fraunhofer IWS im Verbundprojekt "Maßgeschneiderte Metall-Anoden für zukünftige Batteriesysteme" (Maliba) in Zusammenarbeit mit der Justus-Liebig-Universität Gießen, der hpulcas und der Prüfgesellschaft SGS.