Neue Batterien machen eine 12-Minuten-Ladung für 800km zur Realität
Seit langem bestehendes Dendritenproblem gelöst
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Koreanische Forscher haben eine neue Ära in der Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge eingeleitet, indem sie das seit langem bestehende Dendritenproblem in Lithium-Metall-Batterien gelöst haben. Während herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien auf eine maximale Reichweite von 600 km beschränkt sind, kann die neue Batterie eine Reichweite von 800 km mit einer einzigen Ladung, eine Lebensdauer von über 300.000 km und eine superschnelle Ladezeit von nur 12 Minuten erreichen.
Das KAIST (Präsident Kwang Hyung Lee) gab am4. September bekannt, dass ein Forschungsteam des Frontier Research Laboratory (FRL), ein gemeinsames Projekt von Professor Hee Tak Kim von der Abteilung für Chemie- und Biomolekulartechnik und LG Energy Solution, eine "kohäsionshemmende neue Flüssigelektrolyt"-Originaltechnologie entwickelt hat, die die Leistung von Lithium-Metall-Batterien drastisch erhöhen kann.
Lithium-Metall-Batterien ersetzen die Graphitanode, eine Schlüsselkomponente von Lithium-Ionen-Batterien, durch Lithiummetall. Lithiummetall birgt jedoch ein technisches Problem, das als Dendriten bezeichnet wird und es schwierig macht, die Lebensdauer und Stabilität der Batterie zu gewährleisten. Dendriten sind baumartige Lithiumkristalle, die sich beim Aufladen der Batterie auf der Anodenoberfläche bilden und die Leistung und Stabilität der Batterie beeinträchtigen.
Dieses Dendritenphänomen verstärkt sich beim Schnellladen und kann einen internen Kurzschluss verursachen, was die Realisierung einer Lithium-Metall-Batterie, die unter Schnellladebedingungen wieder aufgeladen werden kann, sehr schwierig macht.
Das FRL-Forschungsteam hat herausgefunden, dass die Hauptursache für die Dendritenbildung während der Schnellladung von Lithiummetall auf die ungleichmäßige Grenzflächenkohäsion an der Oberfläche des Lithiummetalls zurückzuführen ist. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten sie einen "kohäsionshemmenden neuen Flüssigelektrolyten".
Der neue Flüssigelektrolyt verwendet eine Anionenstruktur mit einer schwachen Bindungsaffinität zu Lithiumionen (Li⁺), wodurch die Ungleichmäßigkeit der Lithiumgrenzfläche minimiert wird. Dadurch wird das Dendritenwachstum selbst bei schneller Aufladung wirksam unterdrückt.
Diese Technologie überwindet die langsame Ladegeschwindigkeit, die eine wesentliche Einschränkung der bisherigen Lithium-Metall-Batterien darstellte, und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Energiedichte. Sie ermöglicht eine große Reichweite und einen stabilen Betrieb auch bei schneller Aufladung.
Je-Young Kim, CTO von LG Energy Solution, sagte: "Die vierjährige Zusammenarbeit zwischen LG Energy Solution und KAIST im Rahmen der FRL hat zu bedeutenden Ergebnissen geführt. Wir werden unsere Zusammenarbeit zwischen Industrie und Hochschulen weiter ausbauen, um technische Herausforderungen zu lösen und die besten Ergebnisse auf dem Gebiet der Batterien der nächsten Generation zu erzielen."
Hee Tak Kim, Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik am KAIST, kommentierte: "Diese Forschung ist eine wichtige Grundlage für die Bewältigung der technischen Herausforderungen von Lithium-Metall-Batterien durch das Verständnis der Grenzflächenstruktur. Sie hat das größte Hindernis für die Einführung von Lithium-Metall-Batterien für Elektrofahrzeuge überwunden."
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Originalveröffentlichung
Hyeokjin Kwon, Seongyeong Kim, Jonghyun Hyun, Ha Eun Lee, Seong Su Kim, Yesom Kim, Il Ju Kim, Kyungjae Shin, Sejin Kim, Changhoon Park, Hongsin Kim, Dongseok Shin, Hee-Tak Kim; "Covariance of interphasic properties and fast chargeability of energy-dense lithium metal batteries"; Nature Energy, 2025-9-3
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