ALCHEMI

Alloy-Derived Bimetallic Chalcogenides for Metal-Ion Batteries Beyond Lithium

Batterien, die nicht auf Lithium angewiesen sind, gewinnen zunehmend an Bedeutung – etwa, weil Lithium eine begrenzte und ungleich verteilte Ressource ist. Damit solche „Post-Lithium“-Batterien in Zukunft leistungsfähig werden, braucht es Elektrodenmaterialien, die andere Ionen als Lithium zuverlässig, schnell und über viele Ladezyklen hinweg aufnehmen und wieder abgeben können. Geschichtete Übergangsmetallsulfide sind für diese Aufgabe besonders vielversprechend: Ihre Struktur und chemische Zusammensetzung lässt sich gezielt verändern, um zu beeinflussen, wie gut Ionen durch das Material wandern und wie stabil die elektrochemische Leistung bleibt.

Das Projekt

Im Mittelpunkt des Projekts stehen bimetallische, geschichtete Übergangsmetallsulfide als flexible Materialplattform für elektrochemische Energiespeicher jenseits von Lithium. Ein zentraler Bestandteil der Arbeit ist die Synthese dieser Materialien: Zunächst werden zwei Metalle zu einer Legierung verbunden, anschließend wird diese durch Sulfurierung in bimetallische, geschichtete Übergangsmetall-Chalkogenide (B-TMDs) umgewandelt. Dieser Ansatz erlaubt es, die Materialzusammensetzung skalierbar anzupassen und systematisch zu untersuchen, wie sich Veränderungen in der elektronischen Struktur, in Defekten und in der Reaktivität zwischen den Schichten auf die Batterieleistung auswirken. Unter der Betreuung von Dr. Simon Fleischmann unterstützt das Stipendium Young Investigator Group Preparation Program (YIG Prep Pro) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) die Forschung des Nachwuchswissenschaftlers Dr. Mete Batuhan Durukan auf dem Weg zur wissenschaftlichen Unabhängigkeit.

Ziel

Durch die Verknüpfung von struktureller Charakterisierung mit elektrochemischen Messdaten sollen Gestaltungsprinzipien für optimierte, sulfidbasierte Interkalationsmaterialien in Post-Lithium-Batterien entwickelt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten künftig auch über Batterieanwendungen hinaus für weitere elektrochemische Technologien nutzbar sein.

Kontakt zu den Projektleitern