Innovative Methode ermöglicht Analyse niedrig konzentrierter Verbindungen in Lithium-Metall-Batterien

Entscheidend für die Performanz und Lebensdauer der Batterie, aber bisher noch zu wenig erforscht, ist die Solid Electrolyte Interphase (SEI) in Lithium-Metall-Batterien. Insbesondere die löslichen und gasförmigen Verbindungen, die als Nebenprodukte während der Grenzflächenbildung im Elektrolyten entstehen, müssen genauer analysiert werden, um tiefere Einsichten in ablaufende Reaktionen zu erhalten. Eine neue Methode, mit der diese Verbindungen und auch die SEI selbst detailliert untersucht werden können, hat nun ein Team des MEET Batterieforschungszentrums der Universität Münster entwickelt. Sie basiert darauf, die niedrig konzentrierten Verbindungen in den verschiedenen Phasen während der Grenzflächenbildung zu akkumulieren, um so eine ausreichend konzentrierte Probe für die Analyse zur Verfügung zu haben.

Qualitative und quantitative Analyse der SEI und ihrer Nebenverbindungen

Viele Verbindungen, die sich an der Grenzfläche zwischen Lithium-Metall-Anode und Flüssigelektrolyt ausbilden, sind zu niedrig konzentriert, um sie mit gängigen Analysemethoden untersuchen zu können. Diese Techniken geben zwar Aufschluss über die Eigenschaften der Grenzfläche, können die genauen Strukturen, aus denen die SEI besteht, aber meist nicht ausreichend herausarbeiten. Die von dem Wissenschaftsteam neu entwickelte Methode nutzt daher das intrinsische Verhalten von Lithium-Metall, spontan mit dem flüssigen Elektrolyten zu reagieren. „Indem wir auch weitere Verbindungen in den Fokus rücken, liefert unsere Methode einen wichtigen Ansatz, nicht nur die SEI selbst besser zu verstehen, sondern das Batteriesystem als Ganzes“, erklärt MEET Wissenschaftler Bastian von Holtum. In Kombination mit weiteren Analysemethoden erfasst die neue Technik, Verbindungen bei der Grenzflächenbildung quantitativ. Sie erlaubt es außerdem, die Profile dieser organischen und anorganischen Verbindungen qualitativ zu analysieren.

Gesamte Studie online frei verfügbar

Die detaillierten Ergebnisse ihrer Studie haben die Forschenden Bastian von Holtum, Maximilian Kubot, Christoph Peschel, Dr. Uta Rodehorst, Dr. Sascha Nowak und Dr. Simon Wiemers-Meyer, MEET Batterieforschungszentrum, sowie Prof. Dr. Martin Winter, MEET Batterieforschungszentrum und Helmholtz-Institut Münster, im Fachmagazin “ChemSusChem” veröffentlicht.