Dieses neue Batteriedesign könnte die Reichweite Ihres Elektrofahrzeugs erhöhen

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Wissenschaftler in Südkorea haben einen bedeutenden Fortschritt in der Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge (EV) erzielt. Sie haben eine neue Art von Lithium-Metall-Batterie entwickelt, die keine herkömmliche Anode benötigt und somit fast doppelt so viel Energie auf der gleichen Fläche speichern kann. Diese Innovation, eine Zusammenarbeit zwischen POSTECH, KAIST und der Gyeongsang National University, könnte wichtige Herausforderungen für Elektrofahrzeuge lösen, wie begrenzte Reichweite und schlechte Leistung bei kaltem Wetter.

Packen Sie mehr Energie in den gleichen Batterieraum

Ein Team von POSTECH unter der Leitung von Professor Soojin Park und Dr. Dong-Yeob Han hat eine neue Batterie mit einer Energiedichte von 1.270 Wh/L entwickelt. Dies ist fast das Doppelte der Energiedichte typischer Lithium-Ionen-Batterien, die heute in Elektrofahrzeugen verwendet werden und im Durchschnitt bei etwa 650 Wh/L liegen. Diese Verbesserung der volumetrischen Energiedichte ist besonders wichtig für Automobilhersteller, da bei der Konstruktion eines Fahrzeugs die Maximierung des Platzbedarfs und die Minimierung des Gewichts von entscheidender Bedeutung sind.

Der Schlüssel zu dieser neuen Batterie ist ihr „anodenfreies“ Design. Herkömmliche Batterien verwenden eine Graphitanode zur Speicherung von Lithium, diese Version verzichtet jedoch auf diese Komponente. Stattdessen bewegen sich Lithiumionen beim Laden direkt von der Kathode und lagern sich auf einem Kupferkollektor ab. Durch das Entfernen der Anode entsteht viel Platz im Inneren der Batterie, wodurch eine höhere Leistung ohne Vergrößerung der Batterie ermöglicht wird.

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Seit Jahren suchen Wissenschaftler nach einer Möglichkeit, Batterien zu entwickeln, die ein häufiges Problem vermeiden – die ungleichmäßige Lithiumablagerung. Normalerweise lagert sich Lithium beim Laden einer Batterie nicht gleichmäßig ab; Stattdessen bildet es kleine, stachelige Wucherungen, sogenannte Dendriten. Diese Dendriten können die inneren Teile der Batterie durchdringen, was zu Kurzschlüssen, Bränden und einer deutlich verkürzten Batterielebensdauer führt.

Um dieses Problem zu beheben, entwickelte das Team einen zweistufigen Stabilisierungsplan.

Das Team schuf ein spezielles Gerüst namens „Reversible Host“, das aus einem mit Silbernanopartikeln gefüllten Polymer besteht. Dieses Gerüst trägt zur gleichmäßigen Ablagerung von Lithium bei. Sie entwickelten außerdem einen einzigartigen Elektrolyten – die Flüssigkeit, die die Bewegung von Ionen ermöglicht –, die eine Schutzschicht aus Lithiumoxid und Lithiumnitrid bildet. Diese Schicht verhindert das Wachstum schädlicher, nadelartiger Strukturen, sogenannter Dendriten, und ermöglicht gleichzeitig den problemlosen Ionenfluss.

Der Akku schnitt im Test außergewöhnlich gut ab. Nach 100 Zyklen blieb – auch bei anspruchsvoller Nutzung – fast 82 % seiner Kapazität erhalten. Wichtig ist, dass bei den Tests „Pouch-Zellen“ verwendet wurden, die den Batterien in Elektrofahrzeugen ähneln. Dies deutet darauf hin, dass die Technologie ein großes Potenzial für die Massenproduktion hat.

Diese neue Technologie könnte die Reichweite von Elektrofahrzeugen, insbesondere bei kaltem Wetter, deutlich erhöhen und so die Sorge vor einer leeren Ladung verringern. Obwohl es noch nicht in Autos verfügbar ist, glauben Forscher, dass ihnen ein praktischer Durchbruch hin zu einer langlebigeren und leistungsstärkeren Batterie gelungen ist, die für den täglichen Gebrauch geeignet ist.

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2025-12-26 15:01