OCULUS

Lithium-Schwefel-Batterien (LSB) gelten als eine der vielversprechendsten Technologien für zukünftige Batterien. Sie kombinieren nachhaltige Materialien mit einer sehr hohen Energiedichte. Namenhafte Zellhersteller wie LG Energy Solutions arbeiten seit fast zehn Jahren an diesem Konzept, welches bereits Energiedichten von über 400 Wh/kg erreicht hat. Die Hauptprobleme bei LSB sind die geringe Lebensdauer und die begrenzte Energiedichte aufgrund des schweren flüssigen Elektrolyts.

Eine vielversprechende Alternative sind festkörperbasierte Lithium-Schwefel-Batterien (LS-SSBs). Diese nutzen einen festen Elektrolyten, welcher die Probleme der LSB vermeidet und die Energiedichte theoretisch erhöht, was besonders für Anwendungen wie elektrische Flugzeuge bzw. Lastkraftwagen wichtig ist.

Derzeit befindet sich die Technologie der LS-SSBs auf einem frühen Entwicklungs-stand (TRL 2–3). Einige Herausforderungen, wie das Verständnis der Elektrodenmikrostruktur bzw. der Umwandlungsmechanismen, sind noch ungelöst.

Das Projekt OCULUS hat das übergeordnete Ziel, ein skalierbares Hochenergie-Konzept für Lithium-Schwefel-Zellen im festen Zustand so zeitsparend wie möglich zu entwickeln. Dabei sollen umweltfreundliche Materialien für die Elektroden verwendet werden. Die spezifischen Innovationsziele von OCULUS sind:

1. Entwicklung eines skalierbaren Zellstapels mit Lithiumanode und Schwefel/Kohlenstoff/Argyrodit-Kathode (TRL 4)
2. Erstellung eines nano- und mikrostrukturierten Kathodenkomposits mit optimaler Materialnutzung (TRL 4)
3. Entwicklung eines leichten Anodenkomposits zur Verhinderung von Lithiumdendriten und für die Erhöhung der Sicherheit und Zyklenlebensdauer (TRL 3–4)
4. Identifikation von Mechanismen und Entwicklung neuer, anspruchsvoller Messmethoden zur Analyse der Festkörper-Batterien (TRL 2–3)

Das OCULUS-Konsortium, bestehend aus Partnern aus Sachsen (Deutschland), Slowenien und Österreich, ist sehr gut aufgestellt, um seine ehrgeizigen Ziele zu erreichen. Es setzt auf Materialinnovationen, anspruchsvolle Charakterisierungstechniken bzw. umweltfreundliche Beschichtungs- und Herstellungsverfahren.

Das Team bringt international anerkannte Experten zusammen, die über umfangreiche Erfahrungen und Patente verfügen. Zudem ist Sixonia als Industriepartner (KMU) beteiligt und ein Industriebeirat sorgt für die Verbindung zur Wertschöpfungskette.

Mit OCULUS wird das Konsortium auf die wichtigsten Herausforderungen zukünftiger Energiespeicher reagieren und sich als innovativer Vorreiter mit technologischer Expertise in Europa und Sachsen etablieren.