Die Forschung wurde von einem Team aus hochqualifizierten Wissenschaftler*innen des Materials Center Leoben (MCL), der Montanuniversität Leoben, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Varta Innovation GmbH sowie dem ESRF – The European Synchrotron durchgeführt.
Neue Perspektiven für die Si-Ionen Batterieforschung
Mit der zunehmenden Elektrifizierung unserer Gesellschaft wächst der Bedarf an effizienteren Energiespeichersystemen. Dazu gehört auch die Optimierung zukünftiger Generationen von Si-basierten Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf Energiedichte, Ausdauer und Zyklenstabilität. Durch die Kombination fortschrittlicher bildgebender Analyseverfahren unter Einbindung von Künstlicher Intelligenz konnte das Team aus Leobener Wissenschaftler*innen jetzt Licht in den kontinuierlichen Verlust der Kapazität von LIBs bringen und somit neue Erkenntnisse über die komplexen Zusammenhänge gewinnen, die das gesamte Batteriesystem beeinflussen.
Die Forschungsarbeit zeigt, dass es für das Verstehen des Kapazitätsverlustes einer Si-basierten Lithium-Ionen Batterie wichtig ist, das Materialverhalten des Siliziums und dessen Schädigung infolge des Lade- bzw. Entladevorgangs bis auf atomare Ebene zu betrachten. Es wird außerdem diskutiert, dass die durch Schädigungen ausgelösten Phasenübergänge in den Silizium-Anoden bei hohen Zyklenzahlen aber auch vorteilhafte Auswirkungen haben könnten, indem sie die Entstehung von Brüchen und die Pulverisierung von Siliziumpartikeln verhindern und somit das Gesamtversagen der Batterie verlangsamen können.
Revolutionäre Auswirkungen auf die Energiespeichertechnologie
Die Forschungsergebnisse könnten dazu beitragen das Kapazitätsverhalten von Batterien mit hoher Energiedichte zu stabilisieren und die Zyklenstabilität langfristig zu verbessern. „Neuartige funktionale Designs der Silizium-Materialarchitektur werden die Energiespeicheranwendungen revolutionieren“, so Ronald Brunner, einer der Autor*innen der Publikation. Die Erkenntnisse dieser Forschung könnten die Entwicklung der nächsten Generation von Si-basierten Si-Ionen-Batterien entscheidend vorantreiben.
Die vollständigen Forschungsergebnisse wurden kürzlich in Communications Materials einer Zeitschrift aus dem renommierten Nature Portfolio veröffentlicht und eröffnen neue Wege für die Verbesserung von Si-basierten Lithium-Ionen-Batterien, die eine Schlüsseltechnologie für die nachhaltige Energiewende darstellen.
Kontakt für Medienanfragen:
Materials Center Leoben Forschung GmbH
Dr. Roland Brunner
Telefon: +43 676 848883 151
E-Mail: roland.brunner(at)mcl.at
