Forscher des KAIST haben kürzlich eine Technologie zur Verlängerung der Lebensdauer von anodenfreien Lithium-Metall-Batterien vorgestellt. Diese Technologie bringt eine ultradünne Polymerschicht auf die Elektrodenoberfläche auf, um die Stabilität der Batteriegrenzfläche zu verbessern und so potenziell die kommerzielle Anwendung solcher Hochenergiebatterien voranzutreiben.

Unter der Leitung von Professor Lee Jin-woo und Professor Im Sung-gap nutzte das Forschungsteam ein Initiierungsverfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), um eine künstliche Polymerschicht von etwa 15 Nanometern Dicke auf dem Kupferstromkollektor der Batterie zu erzeugen. Diese Schicht moduliert die Elektrolytreaktion, steuert die Bildung eines stabilen und robusten anorganischen Festelektrolyt-Grenzflächenfilms, unterdrückt übermäßigen Elektrolytverbrauch und das Wachstum von Lithiumdendriten und verbessert dadurch die Zyklenlebensdauer der Batterie.

Professor Li Zhenyu erklärte: „Neben der Entwicklung neuer Materialien liegt die Bedeutung dieser Forschung in der Vorstellung eines Designprinzips, das zeigt, wie Elektrolytreaktionen und die Grenzflächenstabilität durch Oberflächenmodifizierung der Elektrode kontrolliert werden können. Diese Technologie kann die kommerzielle Anwendung anodenfreier Lithium-Metall-Batterien in zukünftigen Märkten für Hochenergiebatterien, wie z. B. Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen, beschleunigen.“

Die Technologie ist gut mit bestehenden Batterieherstellungsprozessen kompatibel, und das verwendete Abscheidungsverfahren eignet sich für die Massenproduktion. Anodenfreie Lithium-Metall-Batterien verwenden Kupferfolie anstelle der herkömmlichen Graphitanoden und erreichen theoretisch eine deutlich höhere Energiedichte als bestehende Lithium-Ionen-Batterien. Die kurze Lebensdauer aufgrund von Grenzflächeninstabilität hat ihre praktische Anwendung jedoch bisher immer wieder behindert. Diese Oberflächenmodifizierungstechnologie bietet einen neuen Weg, diesen Engpass zu überwinden.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Joule* veröffentlicht. Das Forschungsteam geht davon aus, dass diese Technologie die zukünftige Anwendung anodenfreier Lithium-Metall-Batterien in Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen und anderen Bereichen fördern wird.

Weitere Informationen: Autoren: Juhyun Lee et al., Titel: „Strategische Kontrolle der Grenzflächen-Li+-Solvatation mittels ultradünner Polymerschichten zur Realisierung anodenfreier Lithium-Metall-Batterien“, veröffentlicht in: *Joule* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Joule*