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09.12.2019 | Batterie | Nachricht | Onlineartikel

Neues Kathodenmaterial erhöht Kapazität von Li-Ion-Akkus

Autor:
Patrick Schäfer
1 Min. Lesedauer

Forscher des KIT wollen eine Hochenergievariante der Lithium-Ionen-Technik entwickeln. Ein spezielles Kathodenmaterial soll die Speicherkapazität von Lithium-Ionen-Akkus um bis zu 30 Prozent erhöhen.

Im Rahmen des Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe (Celest) haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) strukturelle Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus untersucht. Dabei konnten neue Erkenntnisse über die Degradationsmechanismen gewonnen werden, die bei der Entwicklung eines zukünftigen Typs von Lithium-Ionen-Akkus hilfreich sind. "Auf Basis eines grundlegenden Verständnisses der elektrochemischen Vorgänge in den Batterien sowie durch den innovativen Einsatz von neuen Materialien lässt sich die Speicherkapazität von Lithium-Ionen-Akkus nach unserer Einschätzung um bis zu 30 Prozent erhöhen", sagt Professor Helmut Ehrenberg, Leiter des Instituts für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS).

Der Einsatz manganreicher Materialien mit Lithium-Überschuss erhöht die Speicherfähigkeit pro Volumen/Masse Kathodenmaterial deutlich. Das Problem dabei ist der langsam einsetzende Prozess der Degradation, bei der sich das Schichtoxid in eine Kristallstruktur mit sehr ungünstigen elektrochemischen Eigenschaften umwandelt. "Auf Basis von detaillierten Untersuchungen des Hochenergie-Kathodenmaterials konnten wir zeigen, dass die Degradation nicht direkt, sondern indirekt über die Bildung einer bislang wenig beachteten lithiumhaltigen Kochsalzstruktur abläuft", sagt Weibo Hua vom IAM-ESS. Bei den Reaktionen spielt auch Sauerstoff eine wichtige Rolle. Diese Erkenntnisse ermöglichen den Forschern nun neue Ansätze zur Minimierung der Degradation in den Schichtoxiden zu testen. Die Ergebnisse der Forschung wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

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