Möglicher Durchbruch bei Elektroauto-Batterien: 800km Reichweite in 12 Minuten nachladen
Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) und von LG Energy Solution haben einen großen Durchbruch verkündet. Ihren Angaben zufolge könnten Elektroautos damit in nur 12 Minuten eine zusätzliche Reichweite von 800 Kilometern nachladen.
Die in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlichte Errungenschaft betrifft Lithium-Metall-Batterien. Die Forscher haben ein grundlegendes Problem gelöst, das die Entwicklung dieser Technologie bisher behindert hat. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien bieten Lithium-Metall-Batterien eine deutlich höhere Energiedichte, da sie eine Anode aus reinem Lithium-Metall anstelle von Grafit verwenden. Dennoch sind Lithium-Ionen-Batterien heutzutage der absolute Standard, weil Lithium-Metall-Batterien anfällig für die Bildung von Dendriten sind. Dabei handelt es sich um scharfe, baumartige Lithiumkristalle, die während des Ladevorgangs an der Anode wachsen. Dendriten beeinträchtigen die Leistung und können im schlimmsten Fall sogar Kurzschlüsse verursachen.
Um dieses Problem zu lösen, untersuchte das Forscherteam die genaue Entstehung von Dendriten und entwickelte eine neuartige Methode, um deren Wachstum zu verhindern. Es wurde herausgefunden, dass das Wachstum von Dendriten durch eine ungleichmäßige "Grenzflächenkohäsion auf der Oberfläche des Lithiummetalls" ausgelöst wurde. Sie entwickelten daraufhin einen kohäsionshemmenden neuen flüssigen Elektrolyten mit einer Anionenstruktur, die nur eine schwache Bindungsaffinität zu Lithium-Ionen aufweisen soll. Dieses Vorgehen sorgt dafür, dass sich das Lithium gleichmäßig auf der Anode ablagert, wodurch die Bildung von Dendriten selbst bei schnellem Laden unterbunden werden kann.
In Laborversuchen konnte die neue Batterie in nur 12 Minuten von 5 auf 70% geladen werden, und das über 350 Ladezyklen hinweg. Das Team entwickelte zudem Modelle mit höherer Leistung und einer Energiedichte von bis zu 386Wh pro Kilogramm. Hier konnte innerhalb von 17 Minuten von 10 auf 80% geladen werden.
Quelle(n)
Nature Energy via KAIST News Center
Bild: Yrka Pictured
