Forschung

 

Energiespeichermaterialien gewinnen im Zuge der Energiewende immer mehr an Bedeutung. Sie tragen zur Dezentralisierung des Stromnetzes und damit autarken Haushalten bei, genauso wie leistungsfähige Speicher unabdingbar sind für mobile Anwendungen oder vollständig elektrisch betriebene Fahrzeuge. Ohne verbesserte Speichermaterialien wird das ehrgeizige und im Weltklimaprotokoll ratifizierte Ziel einer Reduzierung der Erderwärmung auf unter 2°C im Vergleich zur vorindustriellen Zeit nicht gelingen.

 

Zur Speicherung von Energie können mehrere verschiedene Ansätze verfolgt werden, wobei wir uns mit unserer Forschung auf den Bereich der Batterien, und dabei vor allem auf Metall-Luft-Systeme und Festkörperbatterien konzentrieren. Um hohe Energiedichten, längere Laufzeiten und häufige Ladezyklen bei gleichzeitiger thermischer Stabilität und hoher Sicherheit zu erreichen, ist eine genaue Kenntnis der Mechanismen und Prozesse in Energiematerialien während der elektrochemischen Beanspruchung erforderlich. Degradationsprozesse, Grenzflächeneigenschaften und Interkalations/Deinterkalationsprozesse laufen auf molekularer Ebene ab, weshalb wir die Rasterkraftmikroskopie als unsere wichtigste Methode verwenden. Vorteile der Rasterkraftmikroskopie sind insbesondere die Möglichkeit, die Messungen in-operando oder in-situ zu betreiben und die Aufnahme verschiedener Probeneigenschaften wie der Morphologie, der Adhäsion, dem E-Modul, oder der elektrischen Leitfähigkeit simultan und mit hoher Ortsauflösung zu bestimmen.

Wir sind überzeugt, dass die Aufklärung von Mechanismen und Prozessen mechanischer und elektrochemischer Natur an Grenzflächen von Energiespeichermaterialien zur Verbesserung zukünftiger Generationen von Batterien wesentlich beitragen wird.