Das Vorhaben adressiert die Entwicklung und Fertigung neuartiger silicium­basierter Anoden für Lithium-Ionen-Batterien mit der Bearbeitung von grundlegenden wissenschaftlichen und technologischen Fragestellungen. Der im Rahmen des Projektes verfolgte Ansatz geht von einem energieeffizienten und hoch skalierbaren Fertigungsprozess aus, der auf eigenen Entwicklungen basiert. Die praktische Entwicklungstechnologie ist mit einer detaillierten Materialanalyse gekoppelt.
Die derzeitige Entwicklung nutzt neben den eigens entwickelten Siliciumanoden zunächst Standardkomponenten und -materialien. Die weitergehende Material­entwicklung zielt auf ein tieferes Verständnis der physikalischen und chemischen Prozesse an der Anode. Hierzu geht es a) um ein Verständnis der Grenzflächenprozesse zwischen den einzelnen Batteriekomponenten, insbesondere dem Interface zwischen dem Elektrolyten und dem Si-Anodenmaterial, b) die Optimierung der Speicherdichte durch Wahl geeigneter Metall–Siliciumverbindungen, c) Aufklärung der Langzeitstabilität und des Degradationsverhaltens.
Im Rahmen des Vorhabens wird ein Wissenszuwachs zu den Eigenschaften von nanostrukturierten, siliziumbasierten Komposit­elektroden erwartet, indem die Struktur dieser Elektroden in direkter Korrelation zu den Herstellungsbedingungen untersucht wird. Diese strukturell–chemischen Informationen erlauben Rückschlüsse auf die elektrischen Eigenschaften und deren mögliche Optimierung. Die gewonnenen Informationen betreffen sowohl Fragen der mechanischen Stabilität und der Alterung als auch die Stromtragfähigkeit und der Übergangswiderstände, die sich direkt auf die physikalische Struktur beziehen lassen. In Kooperation mit dem Industriepartner werden Funktionsmuster realisiert, die in praktischer Einsatzumgebung getestet und optimiert werden.