Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben in Kooperation mit der Universität Ulm gegründeten Helmholtz-Institut Ulm (HIU) eine vielversprechende Lithium-Metall-Batterie entwickelt. Sie setzten dafür eine neue Materialkombination aus Kathode und Elektrolyt ein. Die Forscher verwendeten eine kobaltarme, nickelreiche Schichtkathode (NCM88), die eine hohe Energiedichte bietet, wie sie im Fachmagazin „Joule“ veröffentlichten. Anstelle des kommerziell erhältlichen organischen Elektrolyten (LP30) setzten sie einen schwerflüchtigen, nicht entflammbaren ionischen Flüssigelektrolyten mit zwei Anionen (ILE) ein. Damit lasse sich die schwindende Stabilität und sinkende Speicherkapazität mit steigender Zyklenzahl vermeiden, die bei dem Einsatz von LP30 zu verzeichnen ist. „Mithilfe des ILE lassen sich die Strukturveränderungen an der nickelreichen Kathode wesentlich eindämmen“, erklärte Guk-Tae Kim von der Forschungsgruppe Elektrochemie der Batterien am HIU.
Abbildung: Fanglin Wu und Dr. Matthias Künzel, KIT/HIU
Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Lithium-Metall-Batterie erreicht mit der Kathode NCM88 und dem Elektrolyten ILE eine Energiedichte von 560 Wattstunden pro Kilogramm, wie die Forscher erklären. Sie weist anfänglich eine Speicherkapazität von 214 Milliamperestunden pro Gramm auf. Über 1000 Ladezyklen bleibt die Kapazität zu 88 Prozent erhalten. Die Coulomb-Effizienz, die das Verhältnis zwischen entnommener und zugeführter Kapazität angibt, beträgt den Wissenschaftlern zufolge durchschnittlich 99,94 Prozent. Die Forscher sehen ihre Entwicklung als wichtigen Schritt auf dem Weg zur kohlenstoffneutralen Mobilität. Elektroautos könnten so künftig mit vergleichsweise leichten, aber reichweitenstarken Batterien ausgestattet werden.
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
560 Wh pro kg wären eine gewaltige Verbesserung im Vergleich zu heutigen Batterien.
Man erfährt aber nicht, wie weit weg von einer industriellen Produktion man mit dieser Technologie ist. Könnte sehr nah, aber auch sehr weit entfernt sein.
Ist sehr weit weg. Das sind reine Laboraufbauten die nichts mit „real world“ Applikation zu tun haben. Zumal die Unis das ganze oft nicht industrialisiern sondern das Projekt vermutlich drittmittelfinanziert war von einem Konsortium aus Stakeholdern. Die entladeraten von 0.1-0.3C (im Diagramm nicht ganz schlüssig in welchen Zyklen welche raten erreicht werden) sagen das übrige. Es ging vermutlich darum sehr grundlegende Wirkzusamenhänge zu prüfen, nicht darum eine (überhaupt annähernd) industrialisierbare Lösung zu erarbeiten.
gute Frage!
und noch eine Frage von mir dazu:
Wo liegen wir denn heute bei der Energiedichte vergleich barer Li-Ionen Akkus?
Hallo Herr Harlander,
hier finden Sie mehr zum Thema:
https://www.isi.fraunhofer.de/content/dam/isi/dokumente/cct/2020/Faktencheck-Batterien-fuer-E-Autos.pdf
Dort steht: In den letzten zehn Jahren hat sich die Energiedichte großformatiger, in E-Pkw eingesetzter LIB-Batteriezellen fast verdop¬pelt auf heute durchschnittlich 200 Wh / kg bzw. 400 Wh / l. Bis 2030 könnte die (insbesondere volumetrische) Energiedichte nochmals maximal verdoppelt werden, sofern die da¬mit einhergehenden großen FuE Herausforderungen erfolg-reich umgesetzt werden.
Beste Grüße!
Es wird Zeit, aus solchen Studien, wenn fertgungstechnisch umsetzbar in Deutschland zu fertigen. Wir sind doch Weltmeister der Industrialisierung. Packen wir’s an und sichern damit den Autostandort Deutschland.
Wir müssen die Luftfahrt so weit wie möglich elektrifizieren um CO2 zu sparen, e-fuels sind wesentlich teurer.
Heutige Akkus haben viel zu geringe Energiedichten für die meisten Anwendungen in der Luftfahrt.