Neuartige Lithiumbatterie verspricht extrem hohe Energiedichte

Eine extrem hohe Energiedichte von 560 Wattstunden pro Kilogramm bei bemerkenswert guter Stabilität verspricht eine neuartige Lithium-Metall-Batterie. Das berichtet das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Forschende am Helmholtz-Institut Ulm (HIU), einer Gründung des KIT in Kooperation mit der Universität Ulm, haben dafür eine spezielle Kombination aus Kathode und Elektrolyt eingesetzt: Die nickelreiche Kathode erlaube, heißt es im Bericht, viel Energie pro Masse zu speichern, der ionische Flüssigelektrolyt sorge dafür, dass die Kapazität über viele Ladezyklen weitestgehend erhalten bleibe.

Lithium-Metall-Batterien, so die Mitteilung des KIT weiter, zeichnen sich zwar durch eine hohe Energiedichte aus. Doch ihre Stabilität stellt eine Herausforderung dar – weil die Elektrodenmaterialien mit gewöhnlichen Elektrolytsystemen reagieren. Wie die Forscher des HIU im Magazin Joule berichten, setzen sie nun eine vielversprechende neue Materialkombination ein. Sie verwenden eine kobaltarme, nickelreiche Schichtkathode (NCM88) mit hoher Energiedichte. Mit dem üblicherweise verwendeten organischen Elektrolyten (LP30) lasse die Stabilität allerdings stark zu wünschen übrig. Die Speicherkapazität sinke mit steigender Zahl der Ladezyklen. Deshalb verwendeten die Wissenschaftler stattdessen einen schwerflüchtigen, nicht entflammbaren ionischen Flüssigelektrolyten mit zwei Anionen (ILE).

Mit dieser Methode erreicht die Lithium-Metall-Batterie laut Bericht eine Energiedichte von 560 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg). Sie weise anfänglich eine Speicherkapazität von 214 Milliamperestunden pro Gramm (mAh/g) auf; über 1000 Ladezyklen bleibe die Kapazität zu 88 Prozent erhalten. Da sich die vorgestellte Batterie auch durch eine hohe Sicherheit auszeichne, sehen die Forschenden aus Karlsruhe und Ulm damit einen wesentlichen Schritt auf dem Weg zur kohlenstoffneutralen Mobilität gelungen. (gg/gh)

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