Lithium-Metall-Anoden powern Batterien auf

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Fraunhofer IWS Dresden

So klappt's mit dünnen Lithiumschichten

Das Fraunhofer IWS arbeitet bereits seit einigen Jahren an einem Beschichtungsprozess, der es erlaubt, Lithiumschichten weniger Mikrometer Dicke zu erzeugen. Die wichtigste Innovation liegt in einer lithiophilen Oberfläche, die eine kostengünstige und homogene Abscheidung dünner Schichten aus geschmolzenem Lithium auf metallischen Substraten ermöglicht. »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 Holger Althues, Abteilungsleiter Chemische Oberflächen- und Batterietechnik am IWS.

Alles hängt von der Beschichtbarkeit ab

Weil sich Kugeln ausbilden würden, wenn flüssiges Lithium auf eine unbehandelte Kupfer- oder Nickelfolie appliziert werde, gelinge es nicht, die Folienoberfläche mit Lithium zu benetzen. „Dies ist jedoch unbedingt notwendig, um eine Beschichtung zu erzeugen. Das schaffen wir mit einer lithiophilen Substratoberfläche“, erklärt Althues.

Die günstige Rolle-zu-Rolle-Alternative

Weitere Vorteile lägen darin, dass sich die entwickelte IWS-Technologie besonders günstig realisieren und bereits im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf industrielle Maßstäbe hochskalieren ließe. Modifizierungen der Lithiumoberfläche sollen diesen Beschichtungsprozess in dem Vorhaben „MaLiBa“ erweitern. Das Projektteam unter Koordination des IWS will so das Handling und die Stabilität sowie die Sicherheit der Lithiumanoden für den Einsatz in Batteriezellen entscheidend verbessern.

Maßgeschneiderte Anoden gibt es bereits

Ergänzt werden diese Arbeiten durch die Entwicklung eines Laserschneidprozesses innerhalb des Projekts „LiMeCut“, der eine flexible Konfektionierung von Lithium-Anoden ermöglichen wird. So ergibt sich ein Werkzeugkasten für die Anpassung von Anoden an kundenspezifische Zellsysteme und -formate. Wir sehen einen wachsenden Bedarf in der Entwicklung von Lithium-Metall-Batterien, erklärt der Batterieforscher Althues, und ergänzt: „Bereits heute können wir viele Anforderungen bedienen, indem wir maßgeschneiderte Anoden herstellen“.

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