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Neue Batterie-Materialien Haldor Topsoe entwickelt LNMO-Kathodenmaterial der nächsten Generation

| Redakteur: MA Alexander Stark

Hochspannungs-Lithium-Nickel-Manganoxid-Kathodenmaterial (LNMO) bietet eine größere Reichweite und leistungsfähigere elektrische Geräte mit Batterien der nächsten Generation. Haldor Topsoe hat in die Entwicklung des LNMO-Kathodenmaterials investiert und ist der Ansicht, dass LNMO ein großes Potenzial als Kathodenmaterial in neuen Lithium-Ionen-Batterien hat.

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Haldor Topsoe investiert in die Entwicklung eines neuen LNMO-Kathodenmaterials.
Haldor Topsoe investiert in die Entwicklung eines neuen LNMO-Kathodenmaterials.
(Bild: Haldor Topsoe)

Lyngby/Dänemark - Eines der Hindernisse für LNMO-basierte Batterien ist das Fehlen eines Elektrolyten, der den Belastungen in diesen Batterien gewachsen ist. Die Hochspannung, die dabei auf die Elektrolyten ausgeübt werden, verschlechtert ihre Qualität und macht die Batterie mit der Zeit nutzlos.

Allerdings erhalten die Elektrolythersteller vielversprechende Ergebnisse in ihren aktuellen Forschungen, so Haldor Topsoe. So könnten bald Elektrolyten entstehen, die in einer LNMO-Batteriezelle gut funktionieren würden. LNMO ist ein hochenergetisches und leistungsstarkes Kathodenmaterial für den Einsatz neben hochnickelhaltigen NCA- und NMC-Materialien der nächsten Generation. Neben den Vorteilen, kostengünstig, kobaltfrei und nickelarm zu sein, bietet LNMO durch seine dreidimensionale Spinellstruktur und Elektrochemie einzigartige Leistungsmerkmale.

LNMO kathodenbasierte Batteriezellen liefern Ergebnisse auf dem Niveau anderer leistungsstarker Lithium-Batterien, jedoch zu deutlich niedrigeren Kosten.
LNMO kathodenbasierte Batteriezellen liefern Ergebnisse auf dem Niveau anderer leistungsstarker Lithium-Batterien, jedoch zu deutlich niedrigeren Kosten.
(Bild: Haldor Topsoe)

Hohe Entladeleistungen

Die dreidimensionale Struktur des LNMO-Spinells verbessert den Fluss der Lithiumionen in der Kathode. Dies ist ein wichtiger Faktor für hohe Batterieentladungsraten, bei denen Ionen von der Anode zur Kathode fließen, und ermöglicht auch eine schnelle Ladung. Das bedeutet, dass bei hoher Entladegeschwindigkeit mehr Energie in einer LNMO-Batterie zur Verfügung steht, da die LNMO-Kathode Ionen effizienter aufnimmt.

Die besondere Fähigkeit von LNMO, eine hohe Kapazität bei hohen Entladeraten aufrechtzuerhalten, ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, bei denen nur wenig Platz zur Verfügung steht und/oder das Gewicht begrenzt ist - wie bei Plug-in Hybrid-Elektrofahrzeugen (PHEVs).

Hochspannung

Die LNMO-Kathode bietet eines der höchsten Potenziale, die für aktuelle Lithium-Ionen-Batteriekathodenmaterialien verfügbar sind. Dies ermöglicht Batteriezellen mit einer Nennspannung von 4,7 V im Vergleich zu 3,7 V bei anderen Kathodentypen und damit eine Steigerung von etwa 25 %.

Diese Eigenschaft ermöglicht es, das Batteriepaket, in dem die Batteriezellen in Reihe geschaltet sind, auf eine bestimmte Spannung zu bringen. Um auf das PHEV-Beispiel zurückzukommen, würden man 25 % weniger Zellen benötigen, um die gleiche Spannung zu erreichen.

In anderen Anwendungen kann die hohe Betriebsspannung direkt in eine erhöhte Produktivität übertragen werden. Die Verwendung einer 4,7 V LNMO-Batterie anstelle einer 3,7V-Batterie für ein solches Elektrogerät führt zu 25 % mehr Leistung bei gleichem Strom.

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