Elektrolytadditive für Lithiummetallanoden und wiederaufladbare Lithiummetallbatterien: Fortschritte und Perspektiven

Abstract Wiederaufladbare Lithiummetall(Li 0 )‐Batterien (LMBs), z. B. Systeme mit einer Li 0 ‐Anode und einer Interkalations‐ und/oder Konversionskathode, Lithium‐Schwefel(Li‐S)‐ und Lithium‐Sauerstoff/Luft(Li‐O 2 /Luft)‐Batterien, erfreuen sich zunehmender Beliebtheit im Zusammenhang mit der Elektrifizierung von Transportsystemen und dem Ziel einer nachhaltigen Mobilität. Einige wiederaufladbare LMBs werden bereits für Nischenanwendungen vermarktet (z. B. Li 0 /LiFePO 4 ‐Batterien von Bolloré Bluecar, Li‐S‐Batterien von OXIS Energy und Sion Power). Ihrer großflächigen Verbreitung stellen sich allerdings hohe Hindernisse in den Weg, z. B. Bildung von Lithiumdendriten, Elektrolytinstabilität gegenüber Hochspannungskathoden des Interkalationstyps, schlechte Elektronen‐ und Ionenleitfähigkeiten von Schwefel (S 8 ) und O 2 sowie der jeweiligen Reduktionsprodukte (z. B. Li 2 S und Li 2 O) und das Auflösen und Shuttling von Polysulfid‐Intermediaten (PS). Letztlich ergibt dies eine kurze Lebensdauer, einen geringen Coulomb‐/Energiewirkungsgrad, eine hohe Selbstentladerate und mangelnde Betriebssicherheit. Die Verwendung von Elektrolytadditiven gilt als die praktikabelste, wirtschaftlichste und wirksamste Lösungsstrategie für diese Probleme. Der vorliegende Aufsatz gibt einen detaillierten Einblick in die Forschung auf dem Gebiet der Elektrolytadditive für wiederaufladbare LMBs. Weiterhin enthält er eine Übersicht über Funktionsadditive für Batterien mit Li‐Anode und Interkalationskathode, für Li‐S‐Batterien und für Li‐O 2 ‐Batterien. Die Darstellung des aktuellen Forschungsstands soll zu Überlegungen über neue Wege zu attraktiven Baulementen anregen.