Die Anwendung von elektrochemischen Speichern, wie Li-Ionen-Batterien (LIB), reicht von kleinen tragbaren elektronischen Geräten bis hin zu großen Elektro­fahrzeugen und stationären Energie­speichern für erneuer­bare Energien. Die Verwendung von organischen Flüssig­elektrolyten in LIBs wirft jedoch Sicherheits­bedenken auf, wie z. B. Brand­gefahr. Festkörper­batterien sind aufgrund ihrer inhärenten Sicher­heit, hohen Energie­dichte und langen Lebens­dauer eine der viel­versprechendsten Energie­speicher­technologien der nächsten Generation. Das Herzstück einer Festkörper­batterie ist der feste Elektrolyt, der den entflamm­baren flüssigen Elektrolyten der herkömm­lichen Li-Ionen-Batterien ersetzt.

Mit dem Ziel, die Li-Ionen-Leitfähig­keit von Li6PS5Cl (LPSCl) zu optimieren, werden in diesem Projekt Hoch­durchsatz­technologien eingesetzt, um neue Ansätze für die Synthese von LPSCl-Festkörper­elektrolyten für den Einsatz in Festkörper-Li-Batterien zu erforschen und zu entwickeln. Es werden verschiedene Synthese­bedingungen verwendet, einschließlich des Einsatzes von Hoch­durchsatz­methoden, um Fest­elektrolyte mit speziellen Mikro­strukturen und Morphologien herzu­stellen. Darüber hinaus werden die physikalischen und elektro­chemischen Eigen­schaften der hergestellten Fest­elektrolyte im Hinblick auf ihre Phasen­reinheit, Ionen­leit­fähigkeit und Mikrostruktur experimentell charakterisiert. Ihre Aufgaben im Detail:

• Synthese von LPSCl durch nasschemische Verfahren oder Hochenergie-Kugel­mahlen
• Kristallisation von LPSCl bei Temperaturen zwischen 500 °C und 650 °C sowie unterschied­lichen atmosphärischen Bedingungen, um die anfängliche Optimierungs­temperatur zu erreichen
• Verwendung von Hoch­durchsatz­methoden für detaillierte Studien zu den Auswirkungen von Verweil­temperaturen, Verweil­zeiten sowie Heiz- und Kühl­rampenraten auf die LPSCl-Kristallinität, Mikro­struktur und Ionen­leitfähigkeit
• Charakterisierung von Material­eigenschaften und elektrochemischen Eigen­schaften mittels SEM-EDAX, XRD, Raman-Spektroskopie und elektrochemischer Impedanz­spektroskopie (EIS)
• Herstellung einer Festkörper-Li-Batterie auf Basis des entwickelten LPSCl-Fest­elektrolyten für elektrochemische Tests