Quasi-Lithium: Durchbruch bei Technologie, die 1.000 km Reichweite ermöglicht

Mit Quasi-Lithium sind neuartige Kathodenmaterialien gemeint, die für Batterien verwendet werden können. Diese haben den Vorteil, dass sie bei einer elektrischen Spannung von 4,5 Volt 30 bis 70 Prozent mehr Energie speichern können, als bisherige Akkus. Damit könnten E-Autos bis zu 1.000 Kilometer weit kommen. 

Das Hauptproblem bei Quasi-Lithium-Batterien bestand bisher darin, dass während des Ladevorgangs der im Material eingeschlossene Sauerstoff oxidiert und als Gas (O2) freigesetzt wird. Mit dieser chemischen Reaktion ist ein hohes Explosionsrisiko verbunden. Das Problem könnte ein Forschungsteam des Ulsan National Institutes of Science and Technology (UNIST) in Südkorea gelöst haben, das einen Durchbruch in diesem Bereich vermelden.

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Design verhindert Explosion 

Denn die Forscher haben herausgefunden, dass Sauerstoff bei rund 4,25 Volt oxidiert und das zur Freisetzung des Gases führt. Durch ein neuartiges Design von Quasi-Lithium-Batterien soll die Oxidation von Sauerstoff verhindert und damit die Explosionsgefahr reduziert werden können. 

Konkret könne das bewerkstelligt werden, indem Übergangsmetalle in Quasi-Lithium durch Elemente mit geringerer Elektronegativität ersetzt werden. Zum Beispiel wurde Ruthenium, ein sprödes grauweißes Metall, teilweise durch Nickel ersetzt.

Höhere Reichweite möglich

„Während frühere Studien sich auf die Stabilisierung von oxidiertem Sauerstoff konzentrierten, um seine Gasemission zu verhindern, unterscheidet sich unsere Forschung dadurch, dass sie sich mit der Verhinderung der Sauerstoffoxidation selbst befasst", sagt Studienerstautor Min-Ho Kim. 

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Das vorgeschlagene Design hat laut den Forschern noch einen weiteren Vorteil. Durch die Veränderung der Elektronendichte steigt die Energiedichte: In der Batterie kann also mehr Energie gespeichert werden. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Science veröffentlicht.