Neues Elektrodenmaterial kombiniert hohe Kapazität und Stabilität

Ein neues Design bietet Berichten zufolge eine neue Lösung für dieses Problem. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat ein neues Elektrodenmaterial entwickelt, das während des Ladevorgangs stabil bleibt, so dass die Batterie Hunderten von Zyklen standhalten kann.

Das Team hat eine neue Elektrode für diesen Batterietyp entwickelt, die dem Bericht zufolge eine noch nie dagewesene Stabilität aufweist. Das Material besteht aus Lithiumtitanat und Lithiumvanadiumdioxid, die zu nanoskaligen Partikeln gemahlen wurden. Als Batterieelektrode bietet das Material eine hohe Kapazität und ermöglicht den Fluss von Lithiumionen in beide Richtungen während des Ladens und Entladens. Dies führt zu einem Elektrodenmaterial, das die Lade-/Entladekapazität der Batterie während des Betriebs ohne Beeinträchtigung aufrechterhalten kann, was die Wissenschaftler auf einen heiklen Balanceakt zurückführen, bei dem die Vanadiumionen von ihren ursprünglichen Positionen wandern, wenn die Lithiumionen "gehen", um diese freien Stellen zu füllen.

Professor Naoaki Yabuuchi von der Yokohama National University in Japan, der die Studie leitete, sagte, dass bei einem ausgewogenen Verhältnis von Schrumpfung und Ausdehnung die Stabilität erhalten bleibt, wenn die Batterie geladen oder entladen wird, d. h. während des Zyklus. Wir gehen davon aus, dass durch eine weitere Optimierung der chemischen Zusammensetzung des Elektrolyten ein wirklich stabiles Material entwickelt werden kann, das sein Volumen während elektrochemischer Zyklen beibehält. Das neue Elektrodenmaterial wurde in Festkörperbatterien getestet und zeigte eine beeindruckende Leistung mit einer hohen Kapazität von 300 mAh/g und, was vielleicht am wichtigsten ist, keinerlei Verschlechterung über 400 Lade-/Entladezyklen, so die Forscher. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift Nature Materials veröffentlicht.