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HÖHERE ENERGIE- UND LEISTUNGSDICHTE BEI ELEKTRODEN

Neue Rezeptur und innovatives Verfahren zur Beschichtung von Elektroden.


Aluminiumoxid (Al2O3) ist eines der beliebtesten Beschichtungsmaterialien für Elektroden in Lithium-Ionen-Batterien. Gründe dafür sind unter anderem die großen Aluminiumressourcen, der niedrige Rohstoffpreis und die einfache Filmabscheidung. Al2O3wird in kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien entweder in Form einer anorganischen Partikeloberflächenbeschichtung als Sicherheitsmerkmal für die negative Elektrode und/oder den Separator verwendet. Um die Lebensdauer von Elektroden zu verlängern, werden Al2O3-Partikel-Oberflächenbeschichtungen außerdem häufig auf nickelreiche, positive Elektrodenmaterialien aufgetragen. Dies hat den Effekt, dass ungünstige Nebenreaktionen unterbunden werden, welche die Oberflächenstruktur angreifen würden. Ein essentieller Faktor für den Erfolg dieser Verfahren ist immer die Reinheit des Al2O3, da jede Verunreinigung direkten Einfluss auf die elektrochemische Leistung der Lithium-Ionen-Zelle hat. 

CUSTOMCELLS® konnte als Lithium-Ionen-Batteriezellenspezialist zusammen mit seinen Kooperationspartnern, dem Elektrolyt Entwickler und Produzenten E-Lyte Innovations und dem australischen Hersteller von hochreinem Aluminiumoxid Alpha HPA, in einer gemeinsamen Studie zeigen, dass insbesondere hochreines Al2O3 als Additiv für positive Elektroden, die positive Auswirkung auf die Leistungsfaktoren Entladekapazität und Lebensdauer noch einmal verstärkt. 

In einem innovativen Verfahren ist es gelungen, unter Einsatz des hochreinen Al2O3 von Alpha HPA den Zellinnenwiderstand zu reduzieren sowie die Ratenfähigkeit und die Lebensdauer deutlich zu verbessern. Die gemeinsam entwickelte Rezeptur und das neue Verfahren führen zu einer Erhöhung der Entladekapazität von NMC622 (3,5 mAh/cm²) Elektroden bei 3C um bis zu 36% im Vergleich zu einer Referenzelektrode ohne den Zusatz von hochreinem Al2O3. Eine 2% Verbesserung der Zykluslebensdauer von NMC622/Graphit-Mehrlagigen-Pouchzellen (Nennkapazität von 3,5 Ah) zeigt außerdem eine sehr vielversprechende Tendenz. 

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