Ny kombination af materialer skaber rekordstore lithium-metalceller

I øjeblikket, lithium-ion-batterier er den mest udbredte løsning til mobil strømforsyning. I nogle applikationer, imidlertid, det når sine grænser. Dette gælder især for elektrisk mobilitet, hvor lette og kompakte køretøjer med store områder ønskes. Lithium-metal batterier kan være et alternativ. De er kendetegnet ved en høj energitæthed, hvilket betyder, at de gemmer meget energi pr. masse eller volumen. Stadig, stabilitet er et problem, fordi elektrodematerialerne reagerer med konventionelle elektrolytsystemer.

Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) og Helmholtz Institute Ulm for Electrochemical Energy Storage (HIU) har nu fundet en løsning. Som rapporteret i Joule , de har brugt en lovende ny kombination af materialer. En koboltfattig, nikkelrig katod (NCM88) når en høj energitæthed. Med det normalt anvendte, kommercielt tilgængelig organisk elektrolyt (LP30), imidlertid, stabilitet lader meget tilbage at ønske. Lagerkapaciteten falder med et stigende antal cyklusser. Professor Stefano Passerini, Direktør for HIU og leder af gruppen Elektrokemi for Batterier, forklarer årsagen:"I elektrolytten LP30, partikler revner på katoden. Inde i disse revner, elektrolytten reagerer og beskadiger strukturen. Ud over, der dannes et tykt, mosset, lithiumholdigt lag på anoden. "Af denne grund, forskerne brugte en ikke-flygtig, dårligt brandfarlig, dual-anion ionisk flydende elektrolyt (ILE) i stedet. "Ved hjælp af ILE, strukturelle ændringer på den nikkelrige katode kan reduceres betydeligt, "siger Dr. Guk-Tae Kim fra gruppen Elektrokemi for Batterier i HIU.

Kapacitet 88 procent efter 1000 cyklusser

Resultaterne:Lithium-metalbatteriet med NCM88-katoden og ILE-elektrolytten når en energitæthed på 560 watt-timer pr. Kilogram (Wh/kg)-baseret på den samlede vægt af de aktive materialer. Den oprindelige lagerkapacitet er 214 milliampere timer pr. Gram (mAh g ^-1 ) af katodematerialet. Efter 1000 cykler, 88 procent af kapaciteten bevares. Den gennemsnitlige Coulombic effektivitet, dvs. forholdet mellem afladning og ladningskapacitet er 99,94 procent. Da batteriet er kendetegnet ved en høj sikkerhed, forskerne har taget et vigtigt skridt i retning af kulstofneutral mobilitet.