Lithium-Schwefel – Zyklenstabile Batteriezellen mit hohen Energiedichten

Hohe spezifische Energiedichten von über 600 Wh/kg werden für Lithium-Schwefel-Zellen zukünftig erwartet, was gegenüber der Lithiumionentechnologie mit maximal 250 Wh/kg einer erheblichen Steigerung der Reichweite für Elektrofahrzeuge gleichkommen würde. Zugleich wird das teure Kathodenmaterial herkömmlicher Lithiumionenzellen durch kostengünstigen, ungiftigen und nahezu unbegrenzt verfügbaren Schwefel abgelöst. Weiterhin bestehen jedoch große Herausforderungen in der Umsetzung der Konzepte zu Hochenergiezellen mit genügender Zyklenstabilität.

Schematische Darstellung der Entwicklungsziele in LiScell mit intrinsisch sicheren, einfach zu verarbeitenden Elektrodenmaterialien / Bildquelle: Fraunhofer IVI Dresden

Am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS arbeiten Forscher seit circa fünf Jahren an der Entwicklung geeigneter Elektrodenmaterialien und Produktionsverfahren für eine kostengünstige Hochenergiezelle auf Basis der Lithium-Schwefel-Technologie. Durch verbesserte Elektrodenmaterialien konnten Prototypzellen aufgebaut werden, die neben einer hohen Kapazität über 4000 reversible Lade- / Entladezyklen erreicht haben.

Aufbauend auf diesen Ergebnissen arbeiten nun im Rahmen des strategischen Eigenforschungsprojektes „LiScell“ vier Fraunhofer-Institute unter der Leitung des Fraunhofer IWS an weiterführenden Fragestellungen zur Materialentwicklung, skalierbaren Herstellungsverfahren für Anoden und Kathoden als Rollenware und zum Aufbau von Zellen sowie Modulen inklusive Batteriemanagementsystem. Aktuelle Entwicklungen rund um das Thema „Lithium-Schwefel-Batterie“ werden am 12. bis 13. November 2014 beim Li-S-Workshop in Dresden vorgestellt und mit internationalen Experten aus Wissenschaft und Industrie diskutiert.

http://www.iws.fraunhofer.de