CATL hat einen Durchbruch in der Lithium-Metall-Batterietechnologie angekündigt
CATL, der weltweit größte Hersteller von Batterien für Elektrofahrzeuge, hat einen Durchbruch in der Lithium-Metall-Batterietechnologie (LMB) durch eine statistische Analysemethode namens Quantitative Mapping angekündigt.
Was bekannt ist
Die Erkenntnisse wurden in der Zeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht. CATL behauptet, das zuvor unerforschte Gebiet der Elektrolytstrategie betreten zu haben. Der innovative Ansatz ermöglicht die Schaffung von LMBs mit hoher Energiedichte und verlängerter Lebensdauer und löst ein langjähriges Problem auf diesem Gebiet. Der optimierte Prototyp hat eine Lebensdauer von 483 Zyklen erreicht und kann in aktuelle Designs integriert werden, um Energiedichten von mehr als 500Wh/kg zu erreichen, was einen bedeutenden Schritt in Richtung kommerzieller Viabilität für LMB-Anwendungen in Elektrofahrzeugen und der elektrischen Luftfahrt darstellt.
LMBs stellen eines der vielversprechendsten Bereiche der nächsten Generation von Batterien dar, aufgrund ihrer von Natur aus hohen Energiedichte. Besonders für Hochleistungsanwendungen wie Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite. Diese Batterien hatten jedoch lange Zeit einen Kompromiss zwischen Energiedichte und Zyklenlebensdauer zu bewältigen. Frühere Forschungen konzentrierten sich auf die Verbesserung der Zellleistung durch die Optimierung von Solvationsstrukturen und Elektrolytgrenzflächen. Diese Ansätze gingen jedoch oft auf Kosten der Lebensdauer und konnten keine kommerziell tragfähigen Lösungen bieten. Begrenzte Fortschritte wurden bei dem Verständnis des Ausfallmodus von LMBs erzielt, aufgrund der Schwierigkeiten, den Verbrauch von aktivem Lithium und Elektrolytkomponenten während des Zyklus genau zu quantifizieren.
Um dieses Hindernis zu überwinden, entwickelte und verfeinerte das F&E-Team; von CATL eine Reihe von Analysemethoden, um die Entwicklung von aktivem Lithium und jeder Elektrolytkomponente über den Lebenszyklus der Batterie hinweg zu verfolgen. Dieser Ansatz verwandelte eine „schwarze Box“ in eine „weiße Box“ und offenbarte kritische Abbaupfade, die zu einem Zellversagen führen. Das Team stellte fest, dass, entgegen der früheren Annahmen, die dominierende Ursache für Zellversagen nicht die Lösungsmittelzerstörung, die Ansammlung von „toten“ Lithium oder Störungen in der Solvationsstruktur ist, sondern der kontinuierliche Verbrauch von LiFSI-Elektrolytsalz, wobei 71% bis zum Lebensende verbraucht wurden. Diese Erkenntnisse betonen die Notwendigkeit, den Fokus der Branche über die Coulomb Batterieeffizienz (CE), die lange als Schlüsselkennzahl für LMB angesehen wurde, hinaus zu erweitern und die Langlebigkeit des Elektrolyten als entscheidenden Faktor für nachhaltige Leistung einzubeziehen.
Basierend auf diesen Erkenntnissen optimierte CATL die Elektrolytzusammensetzung, indem ein Verdünnungsmittel mit niedrigerem Molekulargewicht eingeführt wurde. Diese Anpassung erhöhte den Massengehalt von LiFSI-Salz, verbesserte die ionische Leitfähigkeit und reduzierte die Viskosität, ohne die Gesamtmasse des verwendeten Elektrolyten zu erhöhen. Der resultierende LMB-Prototyp, während er die gleiche CE wie die vorherige Version aufweist, verdoppelt die Zyklenlebensdauer auf 483 Zyklen und kann in neuen Designs mit Energiedichten von mehr als 500Wh/kg verwendet werden. Einfacher ausgedrückt: CATL verspricht sowohl effiziente als auch langlebige Batterien.
Die Forschung wurde im 21C-Labor von CATL durchgeführt, das sich auf die Entwicklung von Batterietechnologien der nächsten Generation konzentriert. CATL hat bis 2024 insgesamt etwa 18,6 Milliarden Yuan (2,59 Milliarden US-Dollar) in Forschung und Entwicklung investiert.
Quelle: CATL
