Leistungsbatterien: Forschende können Lithium-Schwefel-Akkus im Pouchzellenformat analysieren

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Berlin - Lithium-Schwefel-Akkus (Li/S) haben deutlich höhere Energiedichten als konventionelle Lithium-Ionen-Akkus, altern allerdings sehr rasch. Ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) kann nun erstmals Li/S-Akkus im industrierelevanten Pouchzellen-Format mit unterschiedlichen Elektrolyten untersuchen. Grundlage ist eine eigens entwickelte Messzelle, in der Impedanz, Temperatur und Druck zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst und mit radiographischen Aufnahmen kombiniert werden können.

So zeigt die Auswertung, wie sich der Elektrolyt auf die Bildung von unerwünschten Schwefelpartikeln und Polysulfiden auswirkt. Erst Analysen über den gesamten Batteriebetrieb ermöglichen es, die internen Vorgänge abzubilden und das Verständnis der ablaufenden Prozesse zu erhöhen. Auf dieser Grundlage können unterschiedliche Elektrolyte besser getestet und die Entwicklung von Lithium-Schwefel-Akkus zielgenauer beschleunigt werden.

An dem vom BMBF-geförderten Projekt „HiPoLiS“ sind auch Teams der TU Dresden sowie des Fraunhofer-IWS beteiligt. Ein Projektziel ist es, die Reichweite einer Logistikdrohne des Projektpartners Wingcopter aus Darmstadt mit den verbesserten Pouchzellen aus Dresden zu erhöhen. Das Fraunhofer IWS (Institut für Werkstoff- und Strahltechnik) produziert hierfür Li/S Zellen mit bis zu 40 Lagen, die dann in die bestehende Energieversorgung der Drohne integriert werden.

Bisher wurden Lithium-Schwefel-Akkus vor allem im Knopfzellen-Format untersucht. Allerdings sind andere industrielle Formate wie Rundzellen (Tesla), prismatische Zellen (BMW) oder Pouchzellen (Volkswagen) beispielsweise in der Automobilindustrie von besonderem wirtschaftlichen Interesse. Mit dem neuen Pouchzellenlaber am HZB eröffnen sich somit weitreichende Forschungs- und Anwendungsperspektiven.