W tym celu naukowcy z Instytutu Helmholtza Ulm (HIU), założonego przez Instytut Technologii w Karlsruhe (KIT) we współpracy z Uniwersytetem w Ulm, zastosowali obiecującą kombinację katody i elektrolitu: bogata w nikiel katoda pozwala na znaczącej energii na masę, która ma być zmagazynowana a jonowy ciekły elektrolit zapewnia, że pojemność jest w dużej mierze zachowana przez wiele cykli ładowania.
Baterie wykorzystują katodę warstwową o niskiej zawartości kobaltu i bogatą w nikiel (NCM88). Takie rozwiązanie zapewnia wysoką gęstość energii. W przypadku powszechnie stosowanego, dostępnego na rynku elektrolitu organicznego (LP30), stabilność pozostawia wiele do życzenia. Pojemność pamięci zmniejsza się wraz ze wzrostem liczby cykli ładowania. Dlaczego tak jest, wyjaśnia profesor Stefano Passerini, dyrektor HIU i kierownik grupy badawczej elektrochemii akumulatorów: „W elektrolicie LP30 na katodzie występują pęknięcia cząstek. Elektrolit reaguje w tych pęknięciach i niszczy strukturę. Ponadto na katodzie tworzy się gruba, podobna do mchu warstwa zawierająca lit." Dlatego badacze zastosowali nielotny, niepalny ciekły elektrolit jonowy z dwoma anionami (ILE). „Z pomocą ILE można znacznie ograniczyć zmiany strukturalne w bogatej w nikiel katodzie”, mówi dr Guk-Tae Kim z Grupy Badawczej Elektrochemii Baterii w HIU.
88% pojemności zachowane przez 1000 cykli ładowania
Dzięki katodzie NCM88 i elektrolitowi ILE bateria litowo-metalowa osiąga gęstość energii 560 watogodzin na kilogram (Wh kg). Początkowo ma pojemność 214 mAh na gram (mAh/g); 88 procent pojemności jest utrzymywane przez 1000 cykli ładowania. Sprawność kulombowska, która wskazuje stosunek mocy pobranej do dostarczonej, wynosi średnio 99,94 procent. Ponieważ prezentowana bateria charakteryzuje się również wysokim poziomem bezpieczeństwa, naukowcy z Karlsruhe i Ulm zrobili tym samym ważny krok na drodze do mobilności neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla.
