Forscher des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) haben in der Zeitschrift Joule einen Artikel über eine vielversprechende Kombination aus Kathode und Elektrolyt einer Lithium-Metall-Batterie veröffentlicht. Die neue Lösung wird es ermöglichen, Batterien mit einer Rekorddichte von 560 Wh/kg herzustellen, das ist doppelt so viel wie bei modernen Lithium-Batterien. Aber das ist nicht alles. Neue Akkus behalten selbst nach 1000 Lade- und Entladezyklen noch 88% ihrer Kapazität.
Es ist schon lange kein Geheimnis mehr, dass Lithium-Metall-Batterien in Bezug auf die Energiespeicherdichte Lithium-Ionen überlegen sind, aber die Stabilität der ersteren lässt zu wünschen übrig. Beim Laden und Entladen werden herkömmliche Elektroden mit hohem Kobaltgehalt mit Mikrorissen bedeckt, in die Elektrolyt eindringt und die Zerstörung verstärkt. Es war notwendig, eine solche Kombination von Elektrodenmaterialien mit Elektrolyt zu finden, die keine Zerstörung der Batterie und keinen Kapazitätsverlust verursacht.
Im Rahmen von Versuchen wurde in einem speziellen Schichtaufbau der Kathode einer Lithium-Metall-Batterie mit niedrigem Kobaltgehalt eine Lösung gefunden. Tatsächlich hatte das neue Kathodenmaterial einen ungewöhnlich hohen Nickelgehalt (NCM88). Außerdem wurde anstelle des herkömmlichen Elektrolyten LP30 auf Basis organischer Verbindungen ein nichtflüchtiger und nicht brennbarer flüssiger Elektrolyt mit zwei Anionen (ILE) verwendet. Als äußerst vielversprechend hat sich die Kombination aus NCM88-Kathode und ILE-Elektrolyt erwiesen, mit der sowohl eine Rekordenergiespeicherdichte als auch ein geringer Batterieverschleiß im Betrieb erreicht werden können.
Der Coulomb-Wirkungsgrad, der das Verhältnis zwischen entnommener und gespeicherter Leistung angibt, lag im Durchschnitt bei 99,94 %. „Weil die ausgestellte Batterie auch sehr sicher ist“, heißt es in einer Pressemitteilung der Agentur, „haben die Karlsruher und Ulmer Forscher einen wichtigen Schritt in Richtung klimaneutraler Mobilität getan.“
2021-08-19 16:35:00
Autor: Vitalii Babkin