Passgenaue Elektrolytmenge für Lithium-Ionen-Batterien bestimmt

Maßgeblichen Einfluss auf die Performanz von Lithium-Ionen-Batteriezellen hat die Elektrolytmenge. Je geringer der Anteil, desto höher ist die spezifische Energie. Ein Team des MEET Batterieforschungszentrums der Universität Münster hat jetzt untersucht, wie klein der Elektrolytanteil in Lithium-Ionen-Batterien sein kann. Dabei konzentrierten sich die Wissenschaftler darauf, das Porenvolumen nach dem Befüllen der Zellen zu identifizieren.

Analyse von drei Poch-Zellen über gesamten Lebenszyklus

Untersucht hat das Team drei verschiedene Pouch-Zellen mit einer Ladekapazität zwischen einer und fünf Amperestunden (Ah). „Wir haben diese Zellen über eine Lebensdauer von bis zu 3.000 Zyklen analysiert“, erklärt Dr. Philip Niehoff, stellvertretender Bereichsleiter des Forschungsbereich System Zelle am MEET Batterieforschungszentrum. „Die Elektrolytmenge sollte zwischen dem 1,14- und dem 1,19-fachen des Porenvolumens der Nasszelle betragen.“ Dass der Bedarf höher ist als das einfache Porenvolumen, liegt darin begründet, dass sich dieses während der Befeuchtung mit dem Elektrolyten um 25 bis 35 Prozent ändert. Darüber hinaus dehnen sich die Elektroden während des Alterungsprozesses weiter aus und der Elektrolyt zersetzt sich.  

Weitere anwendungsnahe Forschung ist nun erforderlich, um die Korrelation zwischen Kapazitätsabfall und Elektrolytverbrauch für verschiedene Elektrolytformulierungen zu identifizieren.

Gesamte Studie online verfügbar

Die detaillierten Ergebnisse ihrer Studie haben die Forschenden Lars Pritzlaff und Dr. Philip Niehoff, MEET Batterieforschungszentrum sowie Prof. Dr. Martin Winter, MEET Batterieforschungszentrum und Helmholtz-Institut Münster, im Fachmagazin „Journal of the Electrochemical Society” veröffentlicht.