560 Wattstunden pro Kilogramm bei bemerkenswert guter Stabilität. Das bietet eine neuartige Lithium-Metall-Batterie von Forschern des
Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Den Wissenschaftlern nach kommt dabei eine vielversprechende Kombination aus Kathode und Elektrolyt zum Einsatz: Die nickelreiche Schichtkathode (NCM88) erlaubt, viel Energie pro Masse zu speichern, der ionische Flüssigelektrolyt mit zwei Anionen sorgt dafür, dass die Kapazität über viele Ladezyklen weitestgehend erhalten bleibt.
Mit dem ionischen Flüssigelektrolyten ILE (rechts) lassen sich Strukturveränderungen an der nickelreichen Kathode NCM88 weitgehend vermeiden; die Kapazität der Batterie bleibt über 1000 Ladezyklen zu88 Prozent erhalten
Quelle: (Quelle: Fanglin Wu und Matthias Künzel, KIT/HIU)
Den Experten nach weist die Lithium-Metall-Batterie anfänglich eine Speicherkapazität von 214 Milliamperestunden pro Gramm auf; über 1000 Ladezyklen bleibt die Kapazität zu 88 Prozent erhalten. Die sogenannte Coulomb-Effizienz, die das Verhältnis zwischen entnommener und zugeführter Kapazität angibt, beträgt durchschnittlich 99,94 Prozent. Da sich die vorgestellte Batterie auch durch eine hohe Sicherheit auszeichnet, ist den Karlsruher Forschern eigenen Angaben nach ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur kohlenstoffneutralen Mobilität gelungen.
Mit dem üblicherweise verwendeten und kommerziell erhältlichen organischen Elektrolyten (LP30) liess die Stabilität bisher stark zu wünschen übrig. Die Speicherkapazität sinkt mit steigender Zahl der Ladezyklen.
Warum das so ist, erklärt Stefano Passerini, Direktor des an der Entwicklung beteiligten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU): «Im Elektrolyten LP30 entstehen Partikelrisse an der Kathode. Innerhalb dieser Risse reagiert der Elektrolyt und zerstört die Struktur. Zudem bildet sich eine dicke moosartige lithiumhaltige Schicht auf der Kathode.»