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Elektromobilität

Leistungsstarke und günstige Batteriespeicher für Elektrofahrzeuge

| Redakteur: Reinhold Schäfer

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ZSW Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg

Am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden Württemberg (ZSW) haben Wissenschaftler ein neues Kathodenmaterial für Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien entwickelt – mit vielversprechenden Eigenschaften. Die Entwicklung einer günstigen und sicheren Hochenergiebatterie, mit denen Elektroautos länger fahren können, rückt damit in Reichweite.

Das am ZSW neu entwickelte Material mit der Formel Li1+xMn1.5Ni0.5O4 habe mit mehr als 210 mAh/g eine deutlich größere Speicherkapazität als heute verwendete oder in Entwicklung befindliche Kathodenmaterialien. Weil die Entladespannung zum Großteil bei über 4,5 V liege, sei auch eine bis zu 40 % höhere Energiedichte der gesamten Batterie möglich. Batterien mit einer derart verbesserten Energiedichte würden natürlich die Reichweite von Elektrofahrzeugen signifikant verlängern.

Thermische Stabilität der neuen Batteriezellen ist deutlich besser

Li1+xMn1.5Ni0.5O4 habe auch noch weitere Vorteile: Die thermische Stabilität im geladenen Zustand sei deutlich besser als bei den gängigen Kathodenmaterialien. Das führe zu einer höheren Sicherheit der Zellen. Auch die Lebensdauer-Werte des neuen Batteriematerials seien erfreulich. Trotz der frühen Entwicklungsphase konnte nach Aussage des Instituts eine gute Zyklenstabilität mit mehr als 150 Zyklen ohne Kapazitätsverlust in kompletten Zellen mit Graphit als Anode demonstriert werden.

Das Manganoxid lässe sich zudem einfach über bekannte Verfahren herstellen. Erste Muster im Kilogrammmaßstab mit hoher Qualität haben die Forscher am ZSW bereits produziert, heißt es. Das Pulver enthält sphärische Partikel mit einer hohen Klopfdichte von 2,4 g/cm³. Die Partikel sind ähnlich groß wie die heute verwendeter Kathodenmaterialien und können daher gut in kommerziellen Elektrodenbeschichtungsprozessen eingesetzt werden.

„Unser lithiiertes, cobaltfreies Lithium-Nickel-Manganoxid ist ein vielversprechendes neues Material für Elektrofahrzeugbatterien“, sagt Frau Dr. Margret Wohlfahrt-Mehrens, Leiterin des ZSW-Fachgebiets Materialforschung Akkumulatoren „Die Kapazität und Energiedichte sind höher, die Kosten geringer und die Produktion auf industrielle Größen hochskalierbar.“

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