Denny Krull 
Der führende Hersteller von Batterien CATL meldet einen Durchbruch bei Lithium-Metall-Batterien (LMB). Durch ein neues Elektrolyt wird die doppelte Lebensdauer von Lithium-Metall-Akkus erreicht.
CATL plant eine Verwendung von Lithium-Metall-Batterien in Elektroautos und Elektroflugzeugen. Dank ihrer hohen Energiedichte und der neu erreichten Lebensdauer könnte die Lithium-Metall-Batterie ein Wandel für die Elektromobilität werden.
"Bisherige Forschungen konzentrierten sich auf die Verbesserung der Zellleistung durch Optimierung der Solvatstrukturen und der Festkörper-Elektrolyt-Grenzflächen. Diese Ansätze gingen jedoch oft zu Lasten der Lebensdauer und lieferten keine kommerziell tragfähigen Lösungen."
Optimierter Prototyp
Die bisherigen Tests von Prototypen einer Lithium-Metall-Batterie waren in puncto Lebensdauer nicht zufriedenstellend. Nun hat sich CATL in einer Reihe von Analysetechniken auf die Lebensdauer konzentriert und entdeckt, dass das bisherige Zellversagen dem kontinuierlichen Verbrauch des Elektrolytsalzes LiFSI [Lithium-Bis(fluorosulfonyl)imid] geschuldet war. Durch diese Erkenntnis optimierte CATL die Elektrolytformulierung, was den Massenanteil des LiFSI-Salzes erhöhte und die Ionengleitfähigkeit verbesserte. Dabei wurde nicht die Gesamtmasse der Elektrolytlösung erhöht, sondern nur die Struktur verändert.
„Wir sahen eine wertvolle Gelegenheit, die Lücke zwischen akademischer Forschung und ihrer praktischen Anwendung in kommerziellen Batteriezellen zu schließen."
Resultat
Die Veränderung brachte beim dadurch entstandenen Batterie-Prototypen eine doppelte Lebensdauer als bei den zuvor getesteten Prototypen, sodass eine Lebensdauer von 483 Zyklen ermittelt wurde. Die Dichte der Lithium-Metall-Batterie liegt bei über 500 Wh/kg, was sogar höher als bei einer Feststoffbatterie (450 Wh/kg) wäre.
"Unsere Ergebnisse unterstreichen, dass der Salzverbrauch von LiFSI und vor allem die Gesamtsalzkonzentration ein grundlegender Faktor für die Batterielebensdauer sind.“
Fazit
Eine Batterie mit einer so hohen Dichte wäre ein Game Changer für die Elektromobilität, denn wenn bereits bei einer Feststoffbatterie von über 1.000 Kilometern Reichweite prognostiziert wird, könnte eine Lithium-Metall-Batterie mit höherer Dichte für noch größere Reichweiten sorgen und ein Wandel der Zukunft von Elektroautos bringen. Zum Vergleich: Die Energiedichte einer NMC-Batterie im Elektroauto liegt bei etwa 200 bis 250 Wh/kg.
