Neues Kathodenmaterial für Li-Ion-Akkus Bis zu 420 mAh/g Speicherkapazität möglich

Das neue Kathodenmaterial mit eingelagertem Lithium (links) und ohne Lithium (rechts).
Das neue Kathodenmaterial mit eingelagertem Lithium (links) und ohne Lithium (rechts).

Forscher vom KIT und HIU haben ein neues Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Akkus entwickelt, das Speicherkapazität von bis zu 420 mAh/g ermöglicht. Möglich wird das durch ein neues Speicherprinzip.

Lithium-Ionen-Batterien gelten als die beste Technologie, große Energiemengen zu speichern. Besonders im Hinblick auf Elektromobilität und auch auf die Energiewende werden sie als sogenannte Enabling Technology gesehen. Forscher auf der ganzen Welt arbeiten daher an einer Steigerung der Speicherkapazität solcher Akkumulatoren.

Ein Schritt in Richtung höherer Speicherkapazität ist nun einem interdisziplinären Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie, kurz: KIT, und des Helmholtz-Instituts Ulm, kurz: HIU, gelungen. Sie entwickelten ein neues Kathodenmaterial, welches auf einem neuen Speicherprinzip basiert. Bisher verwendete Materialienlagern Lithium in kleine Hohlräume einer Wirtsstruktur ein, in sogenannte Zwischengitterplätze. Die Wirtsstruktur besteht zumeist aus Metalloxiden. Eine gut funktionierende Methode, deren Speicherdichten allerdings begrenzt sind, da das Lithium nicht besonders dicht in die Struktur aufgenommen werden kann. In der Regel ist auch die Einlagerung von mehr als einem Lithium-Ion pro Formeleinheit nicht möglich, da die Struktur instabil wird und zerfällt. Und da setzen die Forscher von KIT und HIU an: Sie entwickelten ein neues Speicherprinzip, mit dem Lithium-Ionen dichter in eine stabile Struktur gepackt werden können.