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16.08.2021 | Batterie | Nachricht | Onlineartikel

KIT und Helmholtz-Institut entwickeln Lithium-Metall-Batterie

Autor:
Patrick Schäfer
1 Min. Lesedauer

Forscher vom Karlsruher Institut für Technologie haben in Kooperation mit dem Helmholtz-Institut Ulm eine neuartige Lithium-Metall-Batterie entwickelt. Sie soll eine hohe Energiedichte und ein stabile Kapazität bieten.

Zukünftig sollen Lithium-Metall-Batterien die Lithium-Ionen-Technik ablösen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus, sind aber bislang noch nicht sehr stabil. Nun haben Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und am Helmholtz-Institut Ulm – Elektrochemische Energiespeicherung (HIU) eine vielversprechende neue Materialkombination entwickelt. Für eine hohe Energiedichte verwenden sie eine kobaltarme, nickelreiche Schichtkathode (NCM88). Die Stabilität lässt mit dem üblicherweise verwendeten kommerziell erhältlichen organischen Elektrolyten (LP30) laut der Forscher allerdings stark zu wünschen übrig, die Speicherkapazität sinkt mit steigender Zahl der Ladezyklen. 

"Im Elektrolyten LP30 entstehen Partikelrisse an der Kathode. Innerhalb dieser Risse reagiert der Elektrolyt und zerstört die Struktur. Zudem bildet sich eine dicke moosartige lithiumhaltige Schicht auf der Kathode", sagt Professor Stefano Passerini, Direktor des HIU und Leiter der Forschungsgruppe Elektrochemie der Batterien. Abhilfe schafft die Nutzung eines schwerflüchtigen, nicht entflammbaren ionischen Flüssigelektrolyten mit zwei Anionen (ILE). "Mithilfe des ILE lassen sich die Strukturveränderungen an der nickelreichen Kathode wesentlich eindämmen", berichtet Dr. Guk-Tae Kim von der Forschungsgruppe Elektrochemie der Batterien am HIU. Die Lithium-Metall-Batterie erreicht demnach mit der Kathode NCM88 und dem Elektrolyten ILE eine Energiedichte von 560 Wh/kg. Zudem bleibt die Kapazität auch nach über 1.000 Ladezyklen bleibt zu 88 % erhalten. Die Ergebnisse der Forschung wurden im Magazin Joule veröffentlicht.

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Quelle:
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