Laserstrukturierte, poröse LLZO‑Elektrolyte verbessern den Ionentransport und den Grenzflächenkontakt und erschließen so das Potenzial von Hochleistungs-Festkörperbatterien
Mit Laserablation strukturieren wir dichte LLZO‑Pellets zu einem porösen LLZO‑Gerüst (Li6,45Al0,05La3Zr1,6Ta0,4O12). Die entstehende Porenstruktur vergrößert die Elektroden–Elektrolyt‑Grenzfläche und kann dadurch den Kontakt zwischen Elektrode und Elektrolyt sowie den Li⁺‑Ionentransport in All-Solid-State-Batterien (Festkörperbatterien) verbessern. Für den Aufbau und die Bewertung von Vollzellen untersuchen wir zwei Ansätze: (1) Infiltration eines Kathodenvorläufers mit anschließender In‑situ‑Synthese der Kathode und (2) direkte Infiltration eines bereits synthetisierten Kathodenmaterials in das Laser-strukturierte Gerüst.
Aktuelle Forschungsaktivitäten:
- Vergleich von Infiltrationsstrategien: Vorläuferinfiltration + In‑situ‑Kathodenbildung vs. direkte Infiltration von vorkristallisiertem Kathodenmaterial in das laser-strukturierte LLZO‑Gerüst.
- Grenzflächenengineering durch Polymer‑Elektrolyt‑Zwischenschichten: In‑situ‑Polymerisation zur Verbesserung des ionischen Transports an der Elektroden–Elektrolyt‑Grenzfläche.
Partner:
Dieses Projekt ist eine Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich (IMD-2, Gruppe von Dr. Martin Finsterbusch), das Tape-Cast-LLZO-Pellets bereitstellt, und dem Just Transition Center (B6, Dr. Muhammad Zubair)/Institut für Physik (Gruppe von Dr. Paul-Tiberiu Miclea, Bereitstellung von Laserressourcen) der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.
Innerhalb des JTC ist das Team B6 (Dr. Muhammad Zubair) für die lasergestützte Strukturierung, die Infiltration von Kathodenmaterialien sowie die strukturelle und elektrochemische Charakterisierung zuständig, während das Team B7 (Dr. Zviadi Katcharava) feste Polymerelektrolyte für die In-situ-Polymerisation bereitstellt und zur Verbesserung der Grenzflächen und der Ionenleitung beiträgt.
