Fraunhofer-Institut für Polymere Festelektrolyte
Der Entwicklungsanspruch an die polymeren Elektrolyte für den Einsatz in Li-Batterien für den Automobilbau ist sehr hoch. Es müssen polymere Festelektrolyte entwickelt werden, die Ionenleitfähigkeiten größer als 10-5 S/cm in einem Temperaturbereich von -20 bis
+60 °C aufweisen. Außerdem müssen diese über den genannten Temperaturbereich mechanisch, thermisch und elektrochemisch stabil sein. Die hohen erzielten Leitfähigkeiten in solchen Systemen basieren aber auf einem beachtlichen Anteil an einem organischen Lösungsmittel im Gelelektrolyten. Dies stellt ein großes Problem hinsichtlich der elektrochemischen Stabilität als auch in der Verarbeitbarkeit zu Separatoren dar. Unter dem Aspekt der Sicherheit sind die bisher entwickelten Gelelektrolyte so noch nicht für den anspruchsvollen Einsatz der Li-Batterien im Automobilbereich verwendbar. So leiden bisherige polymere Festelektrolyte unter schwacher Leitfähigkeit, bieten aber Vereinfachungen in Bezug auf Herstellung, Robustheit und Sicherheit an. Deshalb werden am Fraunhofer IAP neue stabile polymere Festelektrolyte mit verbesserter Performance für den Einsatz in Li-Polymer-Batterien entwickelt. Vor allem der Sicherheitsaspekt und die Temperaturstabilität der Batterien stehen dabei im Vordergrund der Arbeiten.
Ein neues Synthesekonzept zum Aufbau von polymeren Festelektrolyten wurde entwickelt. Dazu wurden neue Blend-Komponenten wie die polymerisationsfähige Matrix und erstmals neue vernetzbare ionische Flüssigkeiten synthetisiert. Eine Leitsalzkomponente wurde zugesetzt und die Blend-Systeme als Film vernetzt und deren Li-Leitfähigkeit mittels Impedanz-Spektroskopie untersucht. Die Blend-Systeme wurden hinsichtlich ihrer thermomechanischen Stabilität und der Prozessierbarkeit charakterisiert.
