E-Mobilität

Auf dem Weg zu leistungsfähigeren Lithium-Ionen-Akkus

Ein wichtiger Punkt für die stärkere Durchdringung des Marktes mit batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugen liegt im Lithium-Ionen-Akku. Forscher der Universität Tokio setzen nun gezielt beim Elektrolyt an.

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Der Schlüssel liegt in einem fluorinierten zyklischen Phosphat als Lösungsmittel im Elektrolyt

Konkret haben die Wissenschafter das gängige, leicht entflammbare Lösungsmittel im Elektrolyt durch eine alternative, nicht brennbare Substanz ersetzt. Dadurch steigt auch die maximale Spannung, welcher der Akku standhält, um mehr Energie speichern zu können.

Die Spannung eines Akkus ist vom Elektrolyt-Material abhängig und lange Zeit gab es auf diesem Gebiet keine neuen Ansätze. „Das Elektrolyt-Lösungsmittel in Lithium-Ionen-Akkus ist heute das gleiche wie beim Markteintritt in den frühen 1990er-Jahren“, erklärt Atsuo Yamada, Professor an der technischen Fakultät der University of Tokyo. Das bis dato übliche Lösungsmittel Ethylencarbonat (EC) ist leicht entflammbar und damit auch der Hauptgrund für das hohe Brandrisiko herkömmlicher Akkus. Atsuo Yamada und sein Team setzen nun auf ein fluoriniertes zyklisches Phosphat als Lösungsmittel. Während EC bei einer Spannung über 4,3 Volt instabil wird, erlaubt das neue Lösungsmittel bis zu 4,9 Volt. Ein vergleichbarer Akku kommt damit länger ohne Nachladen aus. Zudem ist das fluorinierte zyklische Phosphat nicht entflammbar und bringt somit ein Plus an Sicherheit.

„Elektrolytforschung ist meist eher Versuch und Irrtum, mit leichten Veränderungen an der Chemie, die selten etwas bringen", betont der Forscher. Der aktuelle Zugang dagegen beruhte auf einem theoretischen Verständnis relevanter Molekülstrukturen. „Wir haben die sicheren Hochspannungs-Eigenschaften vorhergesagt, bevor wir sie experimentell nachweisen konnten.“