Reaktionen & Mechanismen

Die komplexen chemischen Reaktionen und Mechanismen in einer Batteriezelle umfänglich zu erkennen, zu verstehen und zu optimieren – das sind die Ziele unserer Wissenschaftler*innen im Kompetenzbereich Reaktionen & Mechanismen der Forschungsgruppe Analytik & Umwelt. Die Reaktions- und Mechanismusstudien dienen dabei Grundlagenforschung und anwendungsorientierter Forschung gleichermaßen.

Der Elektrolyt im Fokus

Eine Schlüsselrolle in Batteriezellen und damit auch in unserer Forschung nimmt der Elektrolyt ein. Zuständig für den internen Ionen-Transport zwischen den beiden Elektroden steht er mit allen aktiven und inaktiven Zellbestandteilen in Kontakt und ist hierdurch an fast allen Reaktionen in der Zelle beteiligt. Die MEET Forscher*innen entwickelten bereits zahlreiche qualitative und quantitative Methoden, um zuvor nicht bekannte Reaktionen im Elektrolyten nachzuweisen. So entstand beispielsweise eine HILIC-ICP-MS Methode zur Bestimmung von Elektrolytzersetzungsprodukten.

Mit ihrer Arbeit prägen sie dabei nicht nur maßgeblich das Verständnis der Elektrolytalterung in der internationalen Batterieforschung, sondern liefern entscheidendes Wissen für die Batterieentwicklung. Starke Kooperationen in der Elektrolytforschung – wie mit dem Helmholtz-Institut Münster – führen dabei zu zahlreichen neuen Erkenntnissen und Ansätzen.

Neben den Reaktionen der Elektrolytbestandteile erforscht das Team in diesem Kompetenzbereich die Auflösung, Verteilung und Abscheidung von Metallen des Stromsammlers und der Elektrodenmaterialien. Um ein tieferes Verständnis für die ablaufenden Prozesse innerhalb der Batterie zu schaffen, kommt auch hier ein breites Methodenportfolio zum Einsatz. Die Metallspeziation, das Nachverfolgen des Lithium-Ionen-Transfers durch 6Li-isotopenangereicherte Materialien sowie bildgebende Verfahren für Elektrodenoberflächen sind nur einige der oft hochspezialisierten Ansätze. Großen Wert legt das Team darauf, Reaktionen und Mechanismen im Zusammenhang zu betrachten: Um umfangreiches Wissen zu generieren, werden Wechselwirkungen mit den elektrochemischen Eigenschaften, Zuständen und Prozessen der Batteriezelle gleichermaßen in die Forschung einbezogen.