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Forscherteam stellt innovative Lithium-Metall-Batterie vor
17.09.2021

Forscherteam stellt innovative Lithium-Metall-Batterie vor

Forschende des Helmholtz-Institutes in Ulm (HIU) haben mittels eines neuen Elektrolyten eine Lithium-Metall-Batterie entwickelt, die großes Potenzial verspricht. Die Batterie soll sich laut Angaben des Institutes durch eine äußerst hohe Energiedichte auszeichnen und zugleich eine enorme Stabilität aufweisen.

Das Problem der Lithium-Metall-Batterien besteht darin, dass die in der Batterie enthaltenen Elektrodenmaterialien mit herkömmlichen Elektrolyten reagieren, was bislang dazu geführt hat, dass die Batterien schnell an Kapazität verloren haben. Für dieses Problem habe das Forscherteam aus Ulm nun jedoch eine Lösung gefunden, bei der eine Energiedichte von 560 Wh/kg auf Zellebene erreicht werden könne und die Batterie auch nach 1.000 Ladezyklen noch immer 88 % der anfänglichen Kapazitäten aufweise. Den entscheidenden Unterschied mache eine neue Materialkombination. In der Fachzeitschrift Joule nannten die Forscher*innen den Einsatz einer kobaltarmen und nickelreichen Schichtkathode (NCM88), die für die hohe Energiedichte sorge. Zum Vergleich: die gängigen und kommerziell erhältlichen Elektrolyten (LP30) weisen nach 1.000 Zyklen lediglich noch 36,9 % der Kapazität auf und erweisen sich somit als instabil.


Fanglin Wu und Dr. Matthias Künzel, KIT/HIU


Stefano Passerini, Leiter der Forschungsgruppe und Direktor des HIU, erklärt, dass an der Kathode im Elektrolyten LP30 Partikelrisse entstehen, innerhalb derer der Elektrolyt reagiert, was die Struktur zerstöre. Zugleich könne sich eine moosartige lithiumhaltige Schicht auf der Kathode bilden. Aus diesem Grund werde bei der neuen Batterie nun ein schwerflüchtiger, nicht entflammbarer ionischer Flüssigelektrolyt mit zwei Anionen (ILE) eingesetzt, der erheblich dazu beitrage, Strukturveränderungen an der nickelreichen Kathode einzudämmen. Die Kombination aus besagtem ILE-Elektrolyt und der NCM88-Kathode bewirke schließlich, dass bei der Zelle eine Speicherkapazität von 214 Milliamperestunden pro Gramm (mAh/g) erreicht werde. Die Tatsache, dass die Batterie nicht entflammbar sei, erweise sich ebenfalls als großer Vorteil in der Mobilitätswende. Wie es mit der Entwicklung weitergehe und wann ein möglicher Einsatz geplant sei, gab das Forscherteam bisher jedoch nicht bekannt.


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Quelle: electrive.net, Sebastian Schaal, 13.08.2021
Bilder: Amadeus Bramsiepe, KIT und Fanglin Wu und Dr. Matthias Künzel, KIT/HIU