Elektrochemie Nachwuchsgruppe will Hochleistungsbatterien verbessern
Eine schützende Haftschicht soll unter anderem die Speichereigenschaften optimieren.
Hochleistungsbatterien können sehr schnell aufgeladen werden und binnen kürzester Zeit viel Strom zur Verfügung stellen. In ihrem Inneren gibt es aber einiges Verbesserungspotenzial, das Dr. Julia Linnemann vom Lehrstuhl Analytische Chemie II der Ruhr-Universität Bochum mit dem fünfköpfigen Team ihrer Nachwuchsgruppe ausschöpfen will. Ihr schwebt eine schützende Haftschicht zwischen den pulverförmigen Aktivmaterialien und dem Stromabnehmer der Batterie vor, die die Speichereigenschaften verbessert und den flüssigen Elektrolyten schützt. Ihr Projekt „GalvaNection – Galvanische Verfahren für Funktionsbeschichtungen in der Batterietechnik“ wird für viereinhalb Jahre mit 2,1 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Grenzfläche steht im Mittelpunkt
„Die Prozessierung, Stabilität und Leistung vieler elektrochemischer Energiespeicherzellen werden trotz verschiedener Aktivmaterialien, Energiespeichermechanismen und Elektrodenzusammensetzung durch dasselbe Problem eingeschränkt“, erklärt Julia Linnemann: Pulvermaterialien müssen auf Metallfolien aufgebracht werden, die später als Stromkollektoren der Speicherzelle elektrischen Strom hinein- beziehungsweise herausleiten. Die Pulverpartikel halten auf der Folie oft nicht gut. Fragen zum Vorgang des Transfers von Elektronen aus dem Aktivmaterial in die Folie sind teilweise ungeklärt. „Diese Grenzfläche zwischen Aktivmaterial und Stromabnehmerfolie steht deswegen bei unserem Projekt im Mittelpunkt“, so Julia Linnemann.
Sie plant, mittels elektrochemischer Abscheidung eine Zwischenschicht zwischen Aktivmaterialpulver und Kollektorschicht aufzubringen. Diese Schicht, die zum Beispiel aus Kohlenstoff oder Metalloxiden bestehen kann, dient zum einen der verbesserten Haftung der Pulverpartikel. Sie schützt aber auch beim Ladevorgang den flüssigen Elektrolyten in der Speicherzelle vor der Zersetzung. Ihr Einfluss auf das Speicherverhalten der Zelle wird im Projekt untersucht.
