Hohe Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterietechnologie verbessert

22.10.2019

Die GS YUASA Corporation hat eine negative Elektrode auf Siliziummetall-Basis entwickelt, die zu einer höheren Energiedichte sowie längeren Lebenszyklen führt.

Beide Parameter waren bislang mit vielen Herausforderungen hinsichtlich der Kommerzialisierung großer Batterien behaftet. Damit erhöht sich die Energiedichte der Batterien, die aktuell in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, um das Dreifache im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.

Das Siliziummetall, das im Material der negativen Elektroden Verwendung findet, besitzt eine sehr hohe theoretische Kapazität von 4200mAh/g und steht als Rohstoff in großen Mengen zur Verfügung. Deshalb wurde es als neues Material für Lithium-Ionen-Batterien intensiv erforscht. Da jedoch Siliziummetall in Verbindung mit dem Lade-Entladezyklus eine extrem große Volumenänderung von ungefähr 400% erfährt, tritt bei wiederholtem Laden und Entladen der Batterie eine Zersetzung einschließlich Pulverisierung und Isolation auf.

Infolgedessen verfügen solche Batterien über einen geringen Coulomb-Wirkungsgrad und eine schlechte Zyklenleistung, weshalb der praktische Einsatz von Siliziummetall-Elektroden als schwierig galt – insbesondere für große Batterien, die in elektrisch betriebenen Fahrzeugen zum Einsatz kommen und über lange Zeiträume funktionieren müssen.

GS YUASA ist es gelungen, den Coulomb-Wirkungsgrad und die Zyklenleistung zu verbessern, indem sie die optimale Partikelgröße und Elektrodenstruktur für die Elektroden gefunden haben, die Siliziummetall nutzen. Damit ließ sich die Technologie für hohe Energiedichten auf ein dreimal höheres Niveau als bisher verbessern. Mit dieser Technologie lässt sich die Siliziummetall-Elektrode in allen Feststoffbatterien anwenden, für die weitere technologische Innovationen und eine breitere Verwendung geplant sind.

Die Zyklenfestigkeit dieser Siliziummetall-Elektrode will GS YUASA weiter verbessern, um sie bis etwa 2025 in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen einzusetzen.

Technologische Verbesserungen:

  1. Höherer Coulomb-Wirkungsgrad und verbesserte Zyklenleistung durch optimale Partikelgröße des Siliziummetalls
  2. Höhere Entladungseigenschaften durch die Kombination verschiedener leitfähiger Additive
  3. Bessere Eignung für die Massenproduktion durch Einsatz eines wasserlöslichen Bindemittels

Mehr zum Thema auf: www.gs-yuasa.de