Neue Batterieforschung könnte die Reichweite von Elektrofahrzeugen "verdreifachen"

Wissenschaftler schaffen extrem dünne Schutzschicht zum Schutz der Zelle

Forscher an der Universität von Waterloo in Ontario haben eine neue Technik zur Gestaltung von Batterien entwickelt, die die Distanz, die Elektrofahrzeuge mit einer einzigen Ladung zurücklegen können, um fast das Dreifache erhöhen könnte.

“Das wird günstige, sichere, langlebige Batterien bedeuten, die den Menschen viel mehr Reichweite in ihren Elektrofahrzeugen geben”, sagte Quanquan Pang, der die Forschung leitete, während er Doktorand in Waterloo war.

Die Entwicklung ist auf die Verwendung von negativen Elektroden aus Lithiummetall zurückzuführen, einem Material mit dem Potenzial, die Speicherkapazität von Batterien radikal zu erhöhen. Diese Verbesserung könnte die Reichweite einer Elektrofahrzeugbatterie von 200 km auf 600 km erhöhen, schätzen die Forscher.

Die Entwicklung dieser Technologie musste jedoch zwei Herausforderungen überwinden. Erstens die mikroskopischen strukturellen Veränderungen des Lithiummetalls aufgrund wiederholter Lade-Entlade-Zyklen, die wiederum zu Feuer oder Explosion führen könnten. Zweitens war eine Reaktion beteiligt, die Korrosion erzeugt, die die Effizienz der Batterie und ihre Langlebigkeit verringern könnte.

Um die beiden Probleme zu lösen, fügte das Forschungsteam eine chemische Verbindung mit Phosphor- und Schwefel-Elementen zur Elektrolytlösung in der Batterie hinzu, die elektrische Ladung trägt. Während die Batterie arbeitet, reagiert diese Verbindung mit der Lithiummetallelektrode, indem sie eine extrem dünne Schutzschicht auf den Elektroden erzeugt. Die Abdeckung reduziert die Reaktionen erheblich, wodurch die Batterie effektiver und sicherer über einen längeren Zeitraum betrieben werden kann, was in der Vergangenheit nicht möglich war.

“Wir wollten eine einfache, skalierbare Möglichkeit, das Lithiummetall zu schützen. Mit dieser Lösung fügen wir einfach die Verbindung hinzu und sie funktioniert von selbst”, sagte Pang.

Die Entwicklung wurde in dem Artikel “An In Vivo Formed Solid Electrolyte Surface Layer Enables Stable Plating of Li Metal (PDF)” im Energiefachjournal Joule beschrieben.

Quelle: Science Daily