Neue Erkenntnisse zu Lithium Ionen Batterien

Karlsruhe [ENA] Neue Erkenntnisse in der Forschung zu Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen es die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Batterien zu optimieren. In Studien und zahlreichen Versuchen wurde der Wachstumsprozess der Passivierungsschicht untersucht. Diese Passivierungsschicht ist für die Funktion der Li-Ion-Batterien zwingend erforderlich und entsteht beim ersten Ladevorgang.

Bisher ging man davon aus das sich diese Schicht direkt an der Elektrode bildet. Den neuen Erkenntnissen zufolge ist dies nicht der Fall. Die Schicht wächst aus dem Lösungsmittel in Form einer Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase beim ersten Anlegen einer Spannung. Sie ist wesentlich für Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Batterien verantwortlich und wird stark belastet.

Jeder Lade- und Entladezyklus belastet diese Passivierungsschicht sehr stark. Da diese Schicht maximal 100 Nanometer dick sein kann, bedingt durch die geringe Größe der Batterien, kommt es unweigerlich zu Leistungsabfall und Kapazitätsverlust, was die Lebensdauer der Batterie bestimmt. Die neuen Erkenntnisse ermöglichen es jetzt die Zusammensetzung der eingesetzten Komponenten so zu verändern das eine Optimierung der Batterieeigenschaften möglich wird.

Durch diese Erkenntnisse können nun Elektrolyte und Zusatzstoffe entwickelt werden welche für eine Verbesserung von Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Batterien sorgen werden. Die Forscher am KIT in Karlsruhe sind aber nicht nur der Optimierung der Batterien auf der Spur, hier wird auch am möglichst energiesparenden Recycling geforscht und neue Verfahren entwickelt.