В проекте "FB2-SiSuFest – Оценка кремниевых анодов в сульфидных твердотельных батареях" акцент сделан на исследовании нового материала для хранения в твердотельных батареях. Как альтернативный анодный материал, частицы на основе кремниевого нитрида рассматриваются как перспективные для достижения высокой емкости при стабильной и безопасной эксплуатации. Проект получил поддержку от Министерства образования и науки Германии (BMBF) в размере 1.7 миллиона евро в рамках финансирования "Clusters Go Industry" в составе кластера FestBatt и будет реализован с декабря 2023 по ноябрь 2025 года.
Одним из ключевых вызовов в развитии твердотельных батарей является успешное внедрение высокоэнергетичных литиевых металлических анодов в промышленные приложения. Проект "FB2-SiSuFest" предлагает исследовать анодные материалы на основе кремниевого нитрида (SiNx) как потенциальную альтернативу традиционным решениям. Этот материал может способствовать созданию батарей с высокой производительностью, безопасными и стабильными характеристиками. Основное внимание уделяется производству и оценке частиц на основе кремниевого нитрида в качестве анодного материала в сульфидных твердотельных батареях. Проект направлен на значительное улучшение стабильности циклов по сравнению с традиционными анодными материалами. Используя аморфные наночастицы кремниевого нитрида, исследователи стремятся преодолеть электрохимические и морфологические проблемы, связанные с применением чистого кремния.
Кремниевый нитрид: возможная альтернатива литиевому металлическому аноду?
Основной фокус исследовательской группы кластера FestBatt направлен, например, на различные варианты сульфидных твердотельных батарей как перспективных технологий. Несмотря на реализованные успехи, все еще существуют вопросы, требующие разъяснения относительно успешного использования высокоэнергетичных литиевых металлических анодов. Возможным решением может быть использование кремния в качестве активного материала для образования сплавов. Однако по-прежнему существуют вызовы в связи с электрохимической и морфологической нестабильностью. Применение кремниевых нитридов в виде аморфных наночастиц представляет собой подход для преодоления этих вызовов, создавая преимущественные фазы в процессе зарядки и разрядки. Основной целью исследовательской группы является дальнейшее совершенствование инновационных активных материалов на основе SiNx и их оценка в составных анодах и сульфидных твердотельных батареях. Работа команды проекта основывается на систематических исследованиях, глубоком анализе, оптимизации материалов и процессов, в частности, для оценки стабильности зарядки и цикла по сравнению с традиционными частицами кремния.
Опыт и сетевые связи партнерских учреждений, включая Институт неорганической и аналитической химии Университета Мюнстера, Институт Фраунгофера по материалам и лучевой технологии IWS в Дрездене, Институт процессов энергии и материалов Университета Дуйсбург-Эссен и Институт физической химии Университета Юстуса Либиха в Гиссене, составляют прочную основу для проекта. Сотрудничество укрепляет не только научный обмен, но и интеграцию с платформами тиофосфата и производства в кластере FestBatt.