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Mirko Ante – Elektrokatalytische Funktionsschichten für die Schwefelreaktionen in Lithium-Schwefel-Energiespeichersystemen

Li-S (Lithium-Schwefel)-Batteriesysteme weisen eine sehr hohe theoretische spezifische Energie (2600 Wh/kg [1]), spezifische Kapazität (1672 mAh/g [1], [2]) sowie eine hohe volumetrische Energiedichte (2800 Wh/l [3]) auf und stellen daher eine Schlüsseltechnologie für die aufkommende Elektromobilität und das Gelingen der Energiewende hin zu erneuerbaren Energien dar. Des Weiteren hat die Li-S-Batterie das Potenzial, günstig, sicher und umweltfreundlich zu werden. Der praktischen Realisierung der Li-S-Batterie steht bis heute eine niedrige Zyklisierbarkeit und unvollständiges Verständnis der komplexen Polysulfidreaktionen im Wege.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines skalierbaren, kostengünstigen Energiespeichers mit hoher Energiedichte, Standzeit und Zyklisierbarkeit mittels funktionalisierender, elektrokatalytischer Beschichtungen, die die Schwefel- und Polysulfidreaktionen beschleunigen. Die Entwicklung eines Elektrokatalysators für die Lade- und Entladereaktionen der Li-S-Batterie kann dem Li-S-System zum Durchbruch verhelfen.
Für die Untersuchung des Elektrokatalysators wird das in der Galvanotechnik vorhandene Wissen für eine funktionalisierende Schicht in einem zukunftsweisenden Forschungsbereich angewendet und schafft so ein weiteres Anwendungsfeld für galvanische Beschichtungen.

1. Liu, L., Hou, Y., Yang, Y., Li, M., Wang, X., & Wu, Y. (2014). A Se/C
composite as cathode material for rechargeable lithium batteries with good
electrochemical performance. RSC Advances, 4(18), 9086.
doi.org/10.1039/c3ra48034h

2. Barchasz, C., Molton, F., Duboc, C., Leprêtre, J. C., Patoux, S., & Alloin, F.
(2012). Lithium/sulfur cell discharge mechanism: An original approach for
intermediate species identification. Analytical Chemistry, 84, 3973–3980.
doi.org/10.1021/ac2032244

3. Ji, X., & Nazar, L. F. (2010). Advances in Li–S batteries. Journal of Materials
Chemistry, 20(44), 9821. doi.org/10.1039/b925751a