Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) berichten in Nature Communications über eine neue Simulationsmethode, mit der die Ausbildung der Passivierungsschicht (engl. Solid Electrolyte Interphase, kurz SEI), die sich bei Lithium-Metall-Batterien an der Grenzfläche von Elektrode und Elektrolyt bildet, detailliert nachverfolgt und optimiert werden kann.
Mit dem neuen Tool lässt sich laut den Forschenden in molekularer Auflösung zeigen, wie sich die SEI am Lithium-Metall innerhalb der ersten Mikrosekunden nach dem Kontakt mit dem Flüssigelektrolyt ausbildet. Es zeige auch, wie sich die Elektrolytzusammensetzung auf die SEI-Bildung und die sie steuernden Prozesse auswirke.
Bislang war dies nur wenige Nanosekunden lang möglich. Nun können molekulare Prozesse verstanden werden, die weder mit herkömmlichen molekulardynamischen Simulationsmethoden noch mit Experimenten zugänglich waren. Das Verständnis der komplexen Grenzflächenprozesse ermöglicht das wissensbasierte Design der SEI. Eine stabile SEI an Lithium-Metall-Elektroden ist eine wichtige Grundvoraussetzung, um diese im großen Stil nutzbar zu machen. Das vorgestellte Simulations-Tool legt eine wichtige Grundlage dafür und ist ein weiterer Schritt hin zu leistungsfähigen und langlebigen Lithium-Metall-Batterien. (jr)
