Eilmeldung: Skalierbarer Festkörperakku mit Vollladung in 5 Minuten auf der CES 2026 vorgestellt

| Jerry Huang

Neuigkeiten von der Consumer Electronics Show (CES) 2026 in Las Vegas: Das finnische Startup Donut Lab präsentierte auf der jährlichen CES-Messe sein bahnbrechendes „Black Tech“-Produkt – das Unternehmen behauptet, seine Batterie sei die weltweit erste in Serie gefertigte Festkörperbatterie (ASSB).Donut 01 Auf der CES 2026 kündigte Donut Lab die Markteinführung der nach eigenen Angaben weltweit ersten Festkörperbatterie an. Diese ist bereit für die OEM-Produktion und wird als erste Batterie in den Zweiradmodellen TS Pro und Ultra von Verge Motorcycles zum Einsatz kommen. Sollten die Batterien tatsächlich an Kunden ausgeliefert werden, wäre dies ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur globalen Elektrifizierung und markiert den Übergang der Festkörpertechnologie vom Labor in die Serienproduktion.Donut 02 In einer Pressemitteilung auf seiner offiziellen Website erklärte Donut Lab, dass das Unternehmen sich der Entwicklung und Bereitstellung innovativer Elektrifizierungslösungen verschrieben hat, indem es die Leistungsgrenzen von Elektrofahrzeugen kontinuierlich erweitert und neue Technologien auf den Markt bringt. Donut Lab gestaltet die Zukunft der Mobilität. „Donut Lab freut sich, die weltweit erste Festkörperbatterie vorzustellen, die für die Erstausrüstung von Fahrzeugen geeignet ist. Die Festkörperbatterie von Donut Lab wird umgehend kommerziell eingesetzt und versorgt die bestehende Verge-Motorradpalette mit Energie.“

Berichten zufolge bietet die Festkörperbatterie von Donut Lab eine Energiedichte von 400 Wh/kg und ermöglicht so eine größere Reichweite, eine leichtere Bauweise und eine beispiellose Flexibilität beim Fahrzeug- und Produktdesign.

Der Akku kann in nur 5 Minuten vollständig aufgeladen werden, ohne dass eine Begrenzung des Ladezustands auf 80 % erforderlich ist, und er unterstützt eine sichere, wiederholte und zuverlässige vollständige Entladung.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus bietet dieser Festkörperakku über seine gesamte Lebensdauer einen minimalen Kapazitätsverlust. Er soll bis zu 100.000 Ladezyklen getestet haben und damit eine deutlich längere Lebensdauer als bestehende Technologien bieten. Sicherheit ist ein weiteres zentrales Merkmal: keine brennbaren flüssigen Elektrolyte, kein thermisches Durchgehen und keine Metalldendriten! Dadurch wird die Brandgefahr von Akkus grundsätzlich ausgeschlossen, was ihn extrem sicher und wahrhaft revolutionär macht. Zykluslebensdauervergleich Donut Donut Lab gab an, dass die Leistungsfähigkeit der Batterie bei Temperaturen von -30 bis über 100 Grad Celsius strengstens getestet wurde (wobei 99 Prozent der Kapazität erhalten blieben, ohne dass Anzeichen von Entzündung oder Zersetzung auftraten).

Donut Lab gibt hinsichtlich Rohstoffen und Kosten an, dass seine Festkörperbatterien vollständig aus „reichlich vorhandenen, erschwinglichen und geopolitisch sicheren Materialien“ bestehen, frei von seltenen Elementen sind und weniger kosten als Lithium-Ionen-Alternativen. Donut Lab spezifiziert jedoch nicht die spezifischen Materialien, die für die Herstellung seiner Festkörperbatteriezelle benötigt werden.

Antuan Goodwin, ein erfahrener Journalist der Automobilindustrie, konnte auf der diesjährigen CES das Festkörperbatteriemodell von Donut Lab genauer unter die Lupe nehmen. Seinen Ausführungen zufolge ist die Batterie ähnlich groß wie ein Smartphone mit großem Bildschirm (beispielsweise das iPhone 17 Pro Max) und dabei extrem leicht. Diese ultraleichte Batterie eignet sich daher zukünftig hervorragend für den Einsatz in Drohnen.

Donut Lab plant, eine Lösung zu entwickeln, um diese Batterien zu größeren 5-kWh-Akkus zu kombinieren. Jeder Akku hat eine ähnliche Größe wie die PS5-Spielkonsole. Dank ihrer geringen Größe können vier dieser Akkus im Rahmen des Motorrads Verge TS Pro verbaut werden. Dieses innovative Design profitiert von einem kreisförmigen Elektromotor, der in das Rad integriert ist und von Donut Lab im letzten Jahr angekündigt wurde.Donut Motors Donut Lab und Verge Motorcycles gaben am Montag bekannt, dass Verge Motorcycles als weltweit erstes Serienfahrzeug mit dieser neuen Batterie ausgestattet sein wird. Das Motorrad zeichnet sich durch eine Ladezeit von nur 10 Minuten aus und bietet eine Reichweite von bis zu 60 Kilometern pro Lademinute. Die Version Verge Ultra schafft sogar bis zu 600 Kilometer mit einer einzigen Ladung. Die Lebensdauer der Batterie von 100.000 Ladezyklen entspricht einer theoretischen Gesamtreichweite von 60 Millionen Kilometern. Selbst bei einer jährlichen Fahrleistung von 60.000 Kilometern könnte die Batterie theoretisch 1.000 Jahre halten. Manche sagen, das klingt „zu schön, um wahr zu sein“.

„Donut Lab hat eine neue, leistungsstarke Festkörperbatterie in Donut-Bauweise entwickelt, die sich für die Massenproduktion eignet und ab dem ersten Quartal 2026 in den Motorrädern von Verge Motorcycles im realen Einsatz zu sehen sein wird.“ Der Startpreis für die Verge TS Pro liegt bei 29.900 US-Dollar.Verge TS Pro Neben dem Einsatz in Elektromotorrädern ist die Festkörperbatterie offensichtlich vielversprechender für den Einsatz in Elektrofahrzeugen. Goodwin erklärte, dass die Vorteile dieser Technologie bei größeren Fahrzeugen besonders deutlich zum Tragen kommen – die Gewichtsreduzierung und die verbesserte Ladegeschwindigkeit würden sich im Gebrauch verdoppeln. Donut Lab gab am Montag bekannt, mit dem Elektrofahrzeughersteller WattEV zusammenzuarbeiten, um eine ultraleichte, modulare Elektrofahrzeugplattform zu entwickeln, die die Motor- und Batterietechnologie von Donut kombiniert.

„Festkörperbatterien wurden immer als ‚in wenigen Jahren marktreif‘ beschrieben“, sagte Marko Lehtimäki, Geschäftsführer von Donut Lab. „Unsere Antwort ist anders. Sie sind schon heute marktreif. Nicht erst später.“

Zum besseren Verständnis betrachten wir die aktuell im Handel erhältlichen Batterien und die Pläne für die Massenproduktion ihrer Festkörperbatterien. In der Batterieindustrie existiert seit jeher das „Mundellsche Trilemma“ oder die „Unmögliche Dreifaltigkeit“, die die Schwierigkeit beschreibt, die drei Kernindikatoren von Batterien (Leistung, Kosten und Sicherheit) gleichzeitig in Einklang zu bringen. Die Optimierung eines dieser Indikatoren erfordert oft die Beeinträchtigung eines oder sogar zweier anderer.

Im Vergleich dazu liegt die Energiedichte handelsüblicher Lithium-Ionen-Akkus bei etwa 250 bis 300 Wh/kg, mit einer typischen Lebensdauer von rund 5000 Ladezyklen. Um die Lebensdauer zu verlängern, wird oft empfohlen, die Akkus nicht über 80 % aufzuladen. Sollten alle Angaben zum Donut-Akku zutreffen, übertrifft er die bestehende Technologie in praktisch jeder Hinsicht.

Sunwoda kündigte im Oktober 2025 eine neue Generation von Polymer-Festkörperbatterien mit einer Energiedichte von 400 Wh/kg an, die jedoch nur 1200 Ladezyklen erreicht. Die zweite Generation der Shenxing-Superbatterie von CATL, die im April 2025 auf den Markt kam, ist ebenfalls kommerziell erhältlich und ermöglicht eine Reichweite von 520 Kilometern bei einer Ladezeit von 5 Minuten. Die Lebensdauer der LFP-Batterie der fünften Generation liegt bei über 3000 Ladezyklen.

Toyota plante ursprünglich die Massenproduktion seiner Festkörperbatterie im Jahr 2020, verschob den Termin jedoch später auf 2023, dann auf 2026 und nun auf 2027-2028. Auch Samsung SDI hat sich das Ziel gesetzt, eine skalierbare Festkörperbatterie im Jahr 2027 auf den Markt zu bringen.

CATL plant, die Kleinserienproduktion von Festkörperbatterien im Jahr 2027 und die Großserienproduktion um 2030 aufzunehmen. Hyundai und Kia gehen davon aus, dass dies nicht vor 2030 der Fall sein wird. Bloomberg NEF prognostiziert, dass Festkörperbatterien selbst im Jahr 2035 nur etwa 10 % des weltweiten Bedarfs an Elektrofahrzeugen und Energiespeichern decken werden.

Investoren und Beratungsunternehmen bleiben hinsichtlich der Lithiumnachfrage im Jahr 2026 optimistisch.

| Jerry Huang

Der globale Markt für Elektrofahrzeuge hat in den letzten Jahren, parallel zum weltweiten Rückgang der Subventionen für Elektrofahrzeuge, ein relativ „rationales“ Wachstum erreicht, was zu einer schwächeren Nachfrage nach Lithiumsalzen als erwartet im gleichen Zeitraum geführt hat.

Das Beratungsunternehmen Adamas Intelligence prognostizierte kürzlich, dass mit zunehmender Verbreitung von Elektrofahrzeugen der Bedarf an Energiespeichern zum entscheidenden Faktor für die Batterieproduktion und damit letztendlich auch für die Lithiumnachfrage im Jahr 2026 werden wird. Citigroup, UBS und Bernstein gehen davon aus, dass diese Expansion im Bereich der Energiespeicher im nächsten Jahr zu einem globalen Lithiummangel führen wird. Die Nachfrage nach Lithium im Energiespeichersegment dürfte im nächsten Jahr um 55 % steigen und damit das Wachstum bei Elektrofahrzeugen von 19 % deutlich übertreffen.

Eine weitere kostengünstige und umweltfreundliche Technologie zum Recycling von Lithium-Ionen-Batteriekathoden wurde vorgestellt

| Jerry Huang

Eine weitere kostengünstige und umweltfreundliche Technologie zum Recycling von Lithium-Ionen-Batteriekathoden wurde vorgestellt

Anmerkung der Redaktion: Die rasante Entwicklung von Unterhaltungselektronik, Elektrofahrzeugen und Energiespeichern hat zu einer enormen Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) geführt. Da diese jedoch nur eine Lebensdauer von 6–8 Jahren haben, werden bis 2030 voraussichtlich über 11 Millionen Tonnen Batterien ausgemustert, was zu einem beispiellosen Ressourcendruck, Umweltrisiken und wirtschaftlichen Herausforderungen führen wird. Aktuell konzentrieren sich die Recyclingbemühungen auf recycelte Kathodenmaterialien (insbesondere geschichtete Metalloxide, LMOs), die wertvolle Elemente wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan enthalten.

Hier ist ein weiterer Ansatz, der vom Team um Quanquan Pang an der PKU in Zusammenarbeit mit dem Team um Jiashen Meng an der WUT zum Recycling verbrauchter Lithium-Ionen-Batteriekathoden, insbesondere von LMOs, vorgestellt wurde. Vielen Dank an alle beteiligten Forscher.

Besonders hervorzuheben ist, dass bei diesem LTMS-ECR-Verfahren verbrauchte Kathoden, die noch an Aluminiumstromkollektoren befestigt sind, direkt verarbeitet werden, ohne dass die Elektroden zuvor zu „schwarzem Pulver“ zerkleinert werden müssen. Dadurch werden die Vorbehandlungsschritte erheblich vereinfacht.

Die LTMS-ECR-Technologie soll das Potenzial haben, bei der Wiederverwertung von Altbatterien eine hohe Rentabilität von 1,86 $/kg zu erzielen, da sie wiederverwendbare, kostengünstige Schmelzsalzelektrolyte und Li2O sowie die wertvollen Nebenprodukte Co3O4 und LiCl verwendet. Dies stellt eine fast zehnfache Verbesserung gegenüber pyrometallurgischen und hydrometallurgischen Technologien dar.

Analysen der technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen belegen die bemerkenswerte Wirtschaftlichkeit und die hohe CO₂-Nachhaltigkeit von LTMS-ECR. Die hohe Rückgewinnungseffizienz, der geringe Energieverbrauch und die Umweltfreundlichkeit eröffnen einen revolutionären chemischen Weg für das Recycling von Kathodenmaterialien.

Abstrakt

Die elektrochemische Wiederverwertung (ECR) bietet eine vielversprechende Strategie zur Nutzung erneuerbarer Energien für den Abbau verbrauchter Schichtmetalloxide (LMOs). Aktuelle ECR-Verfahren sind jedoch auf Hochtemperaturprozesse (bis zu 750 °C) mit Alkalicarbonat- oder -chloridschmelzen als Elektrolyte beschränkt, was einen hohen Energieverbrauch für die Wärmezufuhr zur Folge hat. In dieser Studie wird ein niedrigschmelzender Alkalichloroaluminat-Schmelzelektrolyt aus AlCl₃–LiCl vorgestellt, der die ECR-Elektrolyse bereits bei Temperaturen von nur 150 °C ermöglicht. Aufgrund der hohen Löslichkeit des Ladungsträgers O₂⁻ in der Alkalichloroaluminat-Schmelze erfährt die LMO-Kathode eine elektrochemische reduktive Destrukturierung, wodurch elementare Übergangsmetalle und Lithiumchlorid (LiCl) entstehen. Die beiden Produkte sind in der mit Li₂O versetzten Schmelze unlöslich und können durch einfaches Auslaugen mit Wasser abgetrennt werden. Durch den Einsatz einer inerten TiN-Anode wird die CO₂-Emission während der Elektrolyse vermieden, da stattdessen O₂ erzeugt wird, was zur Klimaneutralität beiträgt. Mit dem Niedertemperatur-Schmelzsalzelektrolyt-Elektrolyseverfahren (LTMS-ECR) wird eine hohe Kobalt-Rückgewinnungsrate von 97,3 % für LiCoO₂ erzielt. Technoökonomische Analysen prognostizieren, dass die LTMS-ECR-Technologie den Energieverbrauch und die CO₂-Emissionen um ca. 20 % reduziert und im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren fast zehnmal rentabler ist. Das Verfahren stellt eine revolutionäre Alternative für das energieeffiziente, nachhaltige und wirtschaftlich tragfähige Recycling von Lithium-Ionen-Batterien dar.

Referenzen

https://doi.org/10.1002/adma.202512984

Was geschieht auf dem Lithiummarkt, insbesondere auf LiPF6?

| Jerry Huang

In den vergangenen vier Monaten haben viele Lithiumsalze, darunter Basissalze wie Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid, sowie LiPF6 und LiFSI aufgrund der Angebots- und Nachfragesituation einen deutlichen Anstieg ihrer Marktpreise erfahren.

Die Nachfrage nach Lithiumsalzen für Energiespeicher auf dem Inlandsmarkt ist in der zweiten Jahreshälfte rasant gestiegen. Zusammen mit der wachsenden Nachfrage nach Lithiumbatterien im Elektrofahrzeugmarkt, die in den üblicherweise boomenden Monaten September und Oktober zu beobachten ist, führt dies auch bei den Batterieherstellern zu einer hohen Nachfrage nach Lithium, die nahezu Vollauslastung der Produktion gewährleistet. Überraschenderweise hat auch die Nachfrage aus Übersee weiter zugenommen. Diese starke Marktnachfrage stützt den Preisanstieg von Lithiumsalzen. Da LiPF6 in China nach wie vor ein Hauptsalz für Elektrolyte ist, ist sein Preis weiterhin rasant gestiegen und wird voraussichtlich im Oktober 2025 den Preis von LiFSI übertreffen. Ähnliche Entwicklungen haben wir in der Vergangenheit schon häufiger erlebt.

Andererseits hat der Preiswettbewerb der letzten Jahre bei vielen mittelständischen und kleinen Lithiumsalzherstellern zu Produktionsausfällen geführt; auch einige führende Produzenten haben ihre Produktionskapazitäten teilweise stillgelegt, deren Wiederaufnahme zwei bis drei Monate dauern wird. Viele neu geplante Anlagen und Kapazitätserweiterungen verlaufen nicht so reibungslos wie erwartet. Nach einer zweijährigen Phase der Überkapazität ist das Angebot an Lithiumsalzen auf dem Markt vorübergehend knapp geworden.

Da die Preise für die grundlegenden Lithiumsalze wie Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid in den letzten vier Monaten stetig gestiegen sind, haben sich auch die Kosten für LiPF6 und LiFSI gleichzeitig erhöht.

Bislang ist LiPF6 das wichtigste Lithiumsalz für die Elektrolytproduktion auf dem chinesischen Markt, weshalb die Nachfrage derzeit höher ist als bei anderen Salzen. Wird das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage weiter zunehmen oder sich in naher Zukunft angleichen? Wir werden sehen.

Poworks liefert schnell und zuverlässig hochwertiges Lithiumcarbonat (Batteriequalität, technisch oder hochrein), Lithiumhydroxid, LiPF6 und LiFSI. Kontaktieren Sie uns gerne.

Ein kostengünstiges Halogenidmaterial mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer vorgestellt

| Jerry Huang

Ein kostengünstiges Halogenidmaterial mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer vorgestellt

Anmerkung der Redaktion: Im Bereich der Energiespeicherung gelten Festkörperbatterien als beste Lösung für die Energiespeichertechnologie der nächsten Generation. Ihre Entwicklung wird jedoch seit langem durch kritische Engpässe bei den Elektrodenmaterialien behindert. Herkömmliche Festkörperbatterien (ASSBs) bestehen typischerweise aus Elektroden aus aktiven Materialien, festen Elektrolyten und leitfähigen Additiven. Diese inaktiven Komponenten (die 40–50 % des Elektrodenvolumens einnehmen) reduzieren jedoch nicht nur die Energiedichte, sondern induzieren auch Grenzflächenreaktionen und erhöhen die Tortuosität des Lithium-Ionen-Transports. Obwohl „All-in-One“-Designs (Materialien mit hoher Leitfähigkeit und elektrochemischer Aktivität) diese Probleme lösen könnten, haben bestehende Materialien wie Oxide (geringe Kapazität) und Sulfide (hohe Kosten) Schwierigkeiten, die Anforderungen zukünftiger Märkte zu erfüllen. Halogenide bieten Vorteile in Bezug auf niedrige Kosten und hohe Ionenleitfähigkeit, weisen jedoch eine unzureichende elektronische Leitfähigkeit und Energiedichte auf. Daher ist die Entwicklung von All-in-One-Materialien, die hohe elektrochemische Leistung, kostengünstige Skalierbarkeit und mechanische Stabilität vereinen, zu einer kritischen Herausforderung geworden.

Hier ist ein hervorragendes Beispiel. Ein Team der University of Western Ontario in Kanada liefert in seiner Nature-Studie eine revolutionäre Antwort – es entwickelte das weltweit erste Halogenidmaterial, Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄, mit dynamischer Selbstheilungsfähigkeit und 3-in-1-Integration (Kathode/Elektrolyt/Leiter). Durch reversible Fe²⁺/Fe³⁺-Redoxreaktionen und einen einzigartigen Mechanismus zum Übergang von spröde zu duktil behält dieses Material nach 3.000 Zyklen 90 % seiner Kapazität und erreicht eine Elektrodenenergiedichte von 529,3 Wh kg⁻¹ (skalierbar auf 725,6 Wh kg⁻¹ mit Verbunddesigns). Noch bemerkenswerter ist, dass es nur 26 % der Kosten herkömmlicher Elektroden beträgt. Synchrotronstrahlung zusammen mit Atomsimulationen enthüllte erstmals einen durch Eisenmigration induzierten Selbstheilungsmechanismus! Diese Arbeit liefert nicht nur ein Kernmaterial für Festkörperbatterien, sondern bietet auch ein Paradigmenbeispiel für ein All-in-One-Design, das Materialien, Mechanik und Elektrochemie integriert. Dank des großen Einsatzes aller Forscher.

Abstrakt

Festkörperbatterien erfordern fortschrittliche Kathodendesigns, um ihr Potenzial für hohe Energiedichte und Wirtschaftlichkeit auszuschöpfen. Integrierte All-in-One-Kathoden, die ohne inaktive leitfähige Additive und heterogene Schnittstellen auskommen, versprechen erhebliche Energie- und Stabilitätssteigerungen, werden jedoch durch Materialien behindert, denen es an ausreichender Li+/e−-Leitfähigkeit, mechanischer Robustheit und struktureller Stabilität mangelt. Hier präsentieren wir Li1.3Fe1.2Cl4, ein kostengünstiges Halogenidmaterial, das diese Herausforderungen überwindet. Durch die Nutzung reversibler Fe2+/Fe3+-Redoxreaktionen und eines schnellen Li+/e−-Transports innerhalb seines Rahmens erreicht Li1.3Fe1.2Cl4 eine Elektrodenenergiedichte von 529,3 Wh kg−1 gegenüber Li+/Li. Entscheidend ist, dass Li1.3Fe1.2Cl4 während des Ladezyklus einzigartige dynamische Eigenschaften zeigt, darunter eine reversible lokale Fe-Migration und einen Übergang von spröde zu duktil, der ein selbstheilendes Verhalten bewirkt. Dies ermöglicht eine außergewöhnliche Zyklenstabilität mit einer Kapazitätserhaltung von 90 % über 3.000 Zyklen bei einer Rate von 5 C. Die Integration von Li1,3Fe1,2Cl4 mit einem nickelreichen Schichtoxid erhöht die Energiedichte weiter auf 725,6 Wh kg−1. Durch die Ausnutzung der vorteilhaften dynamischen, mechanischen und Diffusionseigenschaften von All-in-One-Halogeniden etabliert diese Arbeit All-in-One-Halogenide als Möglichkeit für energiedichte, langlebige Kathoden in Festkörperbatterien der nächsten Generation.

Verweise

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09153-1

Gewinnt Lithium-Polymer das Rennen um die Festkörperbatterie?

| Jerry Huang

Gewinnt Lithium-Polymer das Rennen um die Festkörperbatterie?

Anmerkung der Redaktion: Es gibt vier Elektrolyttypen für Festkörper-Lithiumbatterien: Polymer-, Oxid-, Sulfid- und Halogenidelektrolyte, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen:

Polymer-Lithium-Elektrolyte

Durch die Verwendung von Polymermaterialien als Elektrolyte bieten diese Batterien sowohl Flexibilität als auch eine hohe Ionenleitfähigkeit und eignen sich daher als Übergangslösung für halbfeste Batterien. Sie weisen eine gute Verarbeitbarkeit auf, die Langzeit-Zyklenstabilität muss jedoch noch nachgewiesen werden.

Lithiumoxid-Elektrolyte

Auf Basis von Materialien wie Lithiumoxid bieten diese Elektrolyte niedrigere Kosten und eine gute Stabilität, weisen aber eine relativ geringe Ionenleitfähigkeit auf.

Lithiumsulfid-Elektrolyte

Diese auf Lithiumsulfidverbindungen basierenden Elektrolyte zeichnen sich durch hohe Leitfähigkeit bei Raumtemperatur und ausgezeichnete Grenzflächenkompatibilität aus und gelten daher als die kommerziell vielversprechendste Technologie. Allerdings weisen Sulfidmaterialien eine geringe chemische Stabilität und hohe Produktionskosten auf.

Lithiumhalogenid-Elektrolyte

Halogenid-Festkörperelektrolyte weisen eine hohe Leitfähigkeit und Oxidationsbeständigkeit auf, befinden sich aber noch im Laborstadium mit unklaren Kommerzialisierungsperspektiven.

Gemeinsame Merkmale

Festkörperbatterien ersetzen herkömmliche flüssige Elektrolyte durch anorganische Pulvermaterialien und verbessern so Sicherheit und Energiedichte deutlich. Allerdings weisen die verschiedenen technischen Verfahren erhebliche Unterschiede hinsichtlich Kosten und Reifegrad auf. So bietet beispielsweise das Sulfidverfahren zwar eine hohe Leitfähigkeit, leidet aber unter geringer chemischer Stabilität, während das Polymerverfahren Herausforderungen hinsichtlich der Zyklenlebensdauer bewältigen muss. Einige Experten gehen davon aus, dass die großtechnische Produktion von Festkörperbatterien letztendlich auf Lösungen der Halbleiterindustrie angewiesen sein wird, darunter Dünnschichtabscheidung, präzise Inspektion auf Produktionslinienebene und Vakuumsysteme sowie weitere Verfahren wie Dünnschicht- und Mikro-Nanostrukturierung. Es wird erwartet, dass dieser Prozess noch sieben bis zehn Jahre dauern wird.

Die Festkörperbatterietechnologie befindet sich derzeit in einem entscheidenden Übergang von Laborprototypen zur Industrialisierung, der eine systematische Überarbeitung ihres Bewertungsrahmens erfordert. Die Laborphase konzentriert sich primär auf elektrochemische Leistungskennzahlen (wie Energiedichte, Zyklenlebensdauer und Lade-/Entladefähigkeit), während die industrielle Festkörperbatterietechnologie die Etablierung multidimensionaler Bewertungskriterien erfordert.

  1. Erweiterte Bewertungen: Industrielle Anwendungen müssen systemische Faktoren berücksichtigen, darunter: Skalierbarkeit und Machbarkeit (einschließlich Prozesskompatibilität, Ausbeutekontrolle usw.), Reife der Lieferkette (einschließlich Versorgung mit kritischen Rohstoffen, Unterstützung durch Spezialausrüstung usw.) und die gesamten Lebenszykluskosten (einschließlich Rohstoffbeschaffung, Herstellung, Recycling usw.).

  2. Technologie-Kosten-Optimierung: Die Industrialisierung erfordert ein optimales Gleichgewicht zwischen technischen Daten und Kosten, einschließlich eines dynamischen Gleichgewichts zwischen elektrochemischer Leistung und Herstellungskosten, Materialauswahl und der Widerstandsfähigkeit der Lieferkette sowie eines Gleichgewichts zwischen der Komplexität des Produktionsprozesses und der Skalierbarkeit.

  3. Systematische Bewertung: Einhaltung der wichtigsten Anforderungen, einschließlich der Konsistenz in der Massenproduktion (6σ-Qualitätskontrollstandard), Sicherheitszertifizierungen (z. B. Einhaltung von UL 9540A und anderen internationalen Standards) und Kapazitätsauslegung einer einzelnen Produktionslinie ≥2 GWh usw.

Professor Guo hat eine andere Ansicht zum Erfolg von Polymer-Lithium gegenüber Lithiumsulfid-Elektrolyten bei Festkörperbatterien. Schauen wir uns die Forschungsergebnisse des Teams um Xin Guo an. Herzlichen Dank an alle beteiligten Forscher für ihren großartigen Einsatz.

Abstrakt

Festkörperbatterien (SSBs) versprechen eine Revolution der Energiespeicherung durch höhere Sicherheit, größere Energiedichte und längere Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Unter den verschiedenen Festelektrolyten zeichnen sich Polymere durch ihre einzigartige Kombination aus Verarbeitbarkeit, mechanischer Flexibilität und chemischer Vielseitigkeit aus. Dieser Übersichtsartikel untersucht, warum Polymere das Potenzial haben, die Entwicklung kommerzieller SSBs maßgeblich voranzutreiben. Ihre intrinsischen Vorteile – wie der überlegene Grenzflächenkontakt mit den Elektroden, die einstellbare Ionenleitfähigkeit und die Kompatibilität mit skalierbaren Herstellungsverfahren – sowie die wichtigsten technischen Herausforderungen, darunter die begrenzte thermische Stabilität, das enge elektrochemische Fenster und die Grenzflächendegradation, werden analysiert. Die Studie beleuchtet neue Lösungsansätze aus der aktuellen Forschung, darunter das Moleküldesign von Polymeren, Polymer-Keramik-Komposite und In-situ-Polymerisationsstrategien. Im Gegensatz zu Oxid- und Sulfidsystemen, die mit erheblichen Hürden hinsichtlich Kosten, Herstellbarkeit und Integration konfrontiert sind, bieten polymerbasierte Elektrolyte einen realistischen und wirtschaftlich tragfähigen Weg für den großflächigen Einsatz. Dank ständiger Fortschritte bei der Materialentwicklung und der industriellen Verarbeitung sind Polymere nicht nur wettbewerbsfähig – sie sind führend beim Übergang zu Festkörperbatterien der nächsten Generation.

Referenzen

https://doi.org/10.1002/advs.202510481

Breaking News: Borlegierte Siliziumanoden verdreifachen die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien

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Breaking News: Borlegierte Siliziumanoden verdreifachen die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien

Abstrakt

Die Stabilisierung der Festelektrolytgrenzfläche (SEI) bleibt eine zentrale Herausforderung für siliziumbasierte Lithium-Ionen-Batterieanoden. Die Legierung von Silizium mit Sekundärelementen wie Bor hat sich als vielversprechende Strategie zur Verbesserung der Zyklenlebensdauer von Siliziumanoden erwiesen, der zugrundeliegende Mechanismus ist jedoch noch unklar. Um diese Wissenslücke zu schließen, wird systematisch untersucht, wie sich die Borkonzentration auf die Batterieleistung auswirkt. Die Ergebnisse zeigen einen nahezu monotonen Anstieg der Zyklenlebensdauer mit steigendem Borgehalt, wobei borreiche Elektroden reines Silizium deutlich übertreffen. Zudem weisen Anoden aus Silizium-Bor-Legierungen eine fast dreimal längere Lebensdauer auf als reines Silizium. Durch eine detaillierte mechanistische Analyse werden alternative Einflussfaktoren systematisch ausgeschlossen. Es wird vermutet, dass die verbesserte Passivierung durch einen starken permanenten Dipol an der Nanopartikeloberfläche entsteht. Dieser Dipol, gebildet durch unterkoordiniertes und stark Lewis-saures Bor, erzeugt eine statische, ionendichte Schicht, die die elektrochemische Grenzfläche stabilisiert, die parasitäre Elektrolytzersetzung reduziert und die Langzeitstabilität verbessert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die elektrische Doppelschicht im Rahmen der SEI ein wichtiger Aspekt bei der Oberflächenpassivierung ist. Diese Erkenntnis eröffnet einen bislang wenig erforschten Parameterraum für die Optimierung von Siliziumanoden in Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation.

Referenz

https://doi.org/10.1002/aenm.202501074

Welchen Unterschied macht LiTFSI bei Natrium-Metall-Batterien?

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Welchen Unterschied macht LiTFSI bei Natrium-Metall-Batterien?

Anmerkung der Redaktion: Natrium-Metall-Batterien sind wichtig für die Energiespeicherung im großen Maßstab und für mobile elektronische Geräte, da sie eine hohe Energiedichte und niedrige Kosten bieten. Die Leistungsfähigkeit von Elektrolyt und SEI begrenzt jedoch die Zyklenlebensdauer und die Lade-/Entladerate von Natrium-Metall-Batterien. Welchen Unterschied macht LiTFSI bei Natrium-Metall-Batterien? Hier ein Beispiel. Dank einer speziellen Forschung des Shuang Wan-Teams.

Abstrakt

Die Konstruktion einer robusten, an anorganischen Stoffen reichen Festelektrolyt-Grenzschicht (SEI) ist einer der entscheidenden Ansätze zur Verbesserung der elektrochemischen Leistung von Natrium-Metall-Batterien (SMBs). Die geringe Leitfähigkeit und Verteilung gängiger anorganischer Stoffe in der SEI stören jedoch die Na+-Diffusion und führen zu einer ungleichmäßigen Natriumabscheidung. Hier konstruieren wir eine einzigartige SEI mit gleichmäßig verteilten, hochleitfähigen anorganischen Stoffen, indem wir ein selbstaufopferndes LiTFSI in den Natriumsalz-basierten Carbonatelektrolyten einbringen. Der reduzierende Konkurrenzeffekt zwischen LiTFSI und FEC erleichtert die Bildung der SEI mit gleichmäßig verteilten anorganischen Stoffen. Dabei bieten das hochleitfähige Li3N und die anorganischen Stoffe schnelle Ionentransportbereiche und Hochfluss-Keimbildungsstellen für Na+ und fördern so eine schnelle Natriumabscheidung mit hoher Rate. Die aus LiTFSI und FEC abgeleitete SEI ermöglicht der Na∥Na3V2(PO4)3-Zelle einen Kapazitätserhalt von 89,15 % (87,62 mA hg–1) bei einer ultrahohen Rate von 60 °C nach 10.000 Zyklen, während die Zelle ohne LiTFSI selbst nach 8.000 Zyklen nur 48,44 % Kapazitätserhalt liefert. Darüber hinaus weist die Na∥Na3V2(PO4)3-Pouchzelle mit der speziellen SEI einen stabilen Kapazitätserhalt von 92,05 % bei 10 °C nach 2.000 Zyklen auf. Dieses einzigartige SEI-Design eröffnet eine neue Strategie, um SMBs unter extremen Hochstrombedingungen zu betreiben.

Copyright © 2023 Amerikanische Chemische Gesellschaft

Referenz

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224

LiTFSI leistet einen wichtigen Beitrag zur hohen Leistung von sulfidbasierten Festkörper-Lithiumbatterien

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LiTFSI leistet einen wichtigen Beitrag zur hohen Leistung von sulfidbasierten Festkörper-Lithiumbatterien

Anmerkung der Redaktion: Wie trägt LiTFSI, CAS: 90076-65-6, zur Entwicklung sulfidbasierter Festkörper-Lithiumbatterien bei? Hier ein Beispiel. Dank der außergewöhnlichen Forschung des Teams von Fangyang Liu.

Abstrakt

Das enge elektrochemische Fenster von Sulfidelektrolyten kann zu unterschiedlichen Ausfallmechanismen an den Grenzflächen der Kathoden- und Anodenseite führen. Die Einführung unterschiedlicher Modifizierungsstrategien für die Kathoden- und Anodenseite erhöht die Komplexität des Herstellungsprozesses für sulfidbasierte Festkörper-Lithiumbatterien (ASSLBs). In dieser Arbeit wurde eine integrierte Modifizierungsstrategie durch Einführung von Lithiumbis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI)-Schalen während des Nassveredelungsprozesses von Li6PS5Cl (LPSC) angewendet, wodurch erfolgreich in situ robuste fluorierte Grenzflächen gleichzeitig auf sowohl der Kathoden- als auch der Anodenseite konstruiert wurden. Auf der Lithiumanodenseite unterdrückten die verringerte elektronische Leitfähigkeit von LiTFSI@LPSC und die Entstehung der fluorierten Grenzfläche wirksam das Wachstum von Lithiumdendriten, was durch Dichtefunktionaltheorie (DFT)-Rechnungen weiter bestätigt wurde. Infolgedessen erreichte die Li|LiTFSI@LPSC|Li-Zelle eine kritische Stromdichte von bis zu 1,6 mA cm−2 und eine stabile Zyklenleistung über 1500 h bei 0,2 mA cm−2. Auf der Kathodenseite verbesserte das LiTFSI@LPSC nicht nur den Li+-Transport innerhalb der Verbundkathode, sondern auch die LiTFSI-Schale zersetzte sich in situ in eine LiF-basierte Kathodenelektrolyt-Grenzfläche (CEI). Die Kapazitätserhaltung erreichte 98,6 % nach 500 Zyklen bei 2C mit LiNi0,83Co0,11Mn0,06O2 (NCM83) bei einer hohen Abschaltspannung von 4,6 V. Das funktionalisierte LiTFSI@LPSC ermöglicht eine umfassende All-in-One-Grenzflächenmodifikation sowohl für die Anoden- als auch für die Kathodenseite, wodurch die Grenzflächentechnik in sulfidbasierten ASSLBs erheblich vereinfacht wird

Referenz

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104131

Was gibt es Neues bei LiTFSI-Anwendungen?

| Jerry Huang

Was gibt es Neues bei LiTFSI-Anwendungen?

Lithiumbis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI) mit der chemischen Summenformel C2F6LiNO4S2 ist eine weiße kristalline oder pulverförmige organische Substanz mit hoher elektrochemischer und thermischer Stabilität. Als Elektrolytzusatz kann LiTFSI in verschiedenen Batteriesystemen wie primären Lithiumbatterien, sekundären Lithiumbatterien und Festkörper-Lithiumbatterien eingesetzt werden.

Lithiumbis(trifluormethylsulfonyl)imid (LiTFSI), ein wichtiger Bestandteil des Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien, ist für seine hervorragende thermische und elektrochemische Stabilität bekannt. Durch seine einzigartige Molekülkonfiguration bildet dieses Lithiumsalz ein festes Anionennetzwerk innerhalb des Elektrolyten, wodurch nicht nur die Viskosität der Lösung deutlich reduziert, sondern auch die Lithium-Ionen-Shuttle-Rate drastisch erhöht wird. Diese Eigenschaft führt direkt zu einer hohen Effizienz beim Laden und Entladen der Batterie, wodurch LiTFSI ideal zur Verbesserung der Gesamtleistung von Lithium-Ionen-Batterien geeignet ist. Insbesondere in der Forschung und Entwicklung von Festkörper-Lithiumbatterien zeigt LiTFSI großes Potenzial. Darüber hinaus zeigt es sehr positive Ergebnisse in der Forschung zu Natrium-Metall-Batterien (SMBs) und dürfte weitere Innovationen in der Batterietechnologie vorantreiben. Die Leistungsstabilität von LiTFSI in komplexen und systematischen Umgebungen ist jedoch die dringendste Frage, die in der aktuellen Forschung gelöst werden muss.

Lithiumbis(trifluormethylsulfonyl)imid (LiTFSI) wird zunehmend in neuen Batterietypen eingesetzt, beispielsweise in Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich Polymer-Festkörperbatterien, Sulfid-Festkörperbatterien und Oxid-Festkörperbatterien. LiTFSI hat sich als nützlich erwiesen, um die Batterieleistung zu verbessern, unter anderem durch seine Funktion als Anodenschutz, die Ermöglichung von Schnellladevorgängen und die hohe Leistung in einem weiten Temperaturbereich. Lithiumbis(trifluormethansulfonyl)imid ist ein wichtiger Elektrolytzusatz für Lithiumbatterien. Es verbessert die elektrochemische Stabilität, die Zyklenfestigkeit und die Leitfähigkeit des Elektrolyten und wirkt bei höheren Spannungen weniger korrosiv auf Aluminiumfolie. Dies kann zur Erhöhung der Energiedichte von Batterien in der Elektrofahrzeugindustrie eingesetzt werden.

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Poworks ist ein professioneller Hersteller und Lieferant von Lithium-Verbindungen.

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