Zyklenstabilität von Lithium-Schwefel-Hochenergie-Batterien für die Elektromobilität

Abstract

Lithium-Schwefel-Batterien verfügen über eine sehr hohe theoretische Kapazität von 1.672 mAh/g. Schwefel ist preisgünstig, ungiftig, umweltverträglich und in großen Mengen verfügbar. Jedoch ist die realisierte Zyklenstabilität von Lithium-Schwefel-Batterien bislang gering. Die Zyklenstabilität ist durch die Löslichkeit, der beim Entladen entstehenden Polysulfide und damit verbundenen morphologischen Veränderungen der Kathode, stark eingeschränkt. Um die Mikrostruktur der Kathode nach erfolgtem Entladen und Laden beizubehalten, wurden im Rahmen dieser Arbeit Komposite hergestellt. Die Komposite bestanden aus Schwefel und Multiwalled Carbon Nanotubes. Die Multiwalled Carbon Nanotubes wurden zum Einen durch Einschmelzen des Schwefels infiltriert. Zum Anderen wurden Schwefelpartikel aus einer Natriumthiosulfat-Lösung synthetisiert und mit Multiwalled Carbon Nanotubes ummantelt. Aus diesen Kompositen wurden Kathoden hergestellt und deren Zyklenstabilität anhand ihrer Entladekapazität über 50 Zyklen verglichen. Zusätzlich wurde die Struktur der Kathoden mittels Rasterelektronen- und Rasterkraftmikroskopie charakterisiert.