Forscher von Fraunhofer, der TU Dresden und dem IFW Dresden arbeiten an Dünnschicht-Elektroden aus Silizium und Lithium. Sie sollen die Leistung von Batterien der nächsten Generation um 70 Prozent erhöhen.
REM-Querschnittsaufnahme NMC-Kathode (Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Oxid)
Fraunhofer IWS Dresden
Im Projekt "Strukturmechanische Kathodenadaption für Silizium- und Lithiumwerkstoffe" (Kasili) sollen Dünnschicht-Elektroden aus Silizium und Lithium für eine neue Batterie-Generation entwickelt werden. Diese soll bei gleichem Volumen von aktuellen Modellen mindestens 70 Prozent mehr Energie für Elektrofahrzeuge bieten und die Reichweite auf bis zu 700 Kilometer steigern. Bis 2022 sollen von den Partnern Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologen und Systeme IKTS, TU Dresden und Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden funktionsfähige Demonstratoren entwickelt worden sein.
Die Forscher wollen die derzeitig aus Graphit bestehende Schicht von Anoden durch dünnere Schichten aus Silizium oder Lithium ersetzen. Da diese Schichten sich beim Laden und Entladen ausdehnen und wieder schrumpfen, experimentieren die Forscher mit einer Art Federung der Kathode. "Durch eine spezielle Anpassung ihrer mikroskopischen Eigenschaften soll diese abfedernde Eigenschaften erhalten und damit ebenfalls wesentlich zu einer höheren Energiedichte der neuen Batteriegeneration beitragen", so Dr. Kristian Nikolowski vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologen und Systeme IKTS. Das Vorhaben wird im Rahmen des Kompetenzclusters für Batteriematerialien "Excellbattmat" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.