Een lithium-metaalanode is een type batterij-anode gemaakt van elementair lithiummetaal. Deze technologie wordt beschouwd als een veelbelovende opvolger van de conventionele grafietanode die momenteel in de meeste lithium-ionbatterijen wordt gebruikt. Het belangrijkste voordeel van een lithium-metaalanode is de hoge energiedichtheid. In vergelijking met grafiet kan lithiummetaal aanzienlijk meer lading opslaan per volume-eenheid, wat leidt tot batterijen met een hogere capaciteit. Dit is van groot belang bij toepassingen waar gewicht en volume beperkende factoren zijn, zoals bij elektrische voertuigen en draagbare apparaten.
In een klassieke lithium-ionbatterij bewegen lithiumionen tussen een grafietanode en een kathode tijdens het laden en ontladen. Wanneer in plaats van grafiet een lithium-metaalanode wordt toegepast, kan dat het theoretisch haalbare energierendement verdubbelen. De keerzijde is dat het gebruik van lithiummetaal tot nu toe gepaard gaat met uitdagingen op het gebied van veiligheid en levensduur. Tijdens het gebruik kunnen dendrieten ontstaan: naaldachtige structuren van lithium die kunnen doorgroeien naar de kathode en kortsluiting veroorzaken. Daarnaast is lithiummetaal chemisch zeer reactief, wat extra eisen stelt aan de elektrolyt en de batterijbehuizing.
Om deze problemen op te lossen wordt momenteel ingezet op de ontwikkeling van solid-state batterijen, waarin een vaste elektrolyt de vloeibare variant vervangt. Deze technologie kan mogelijk de vorming van dendrieten beperken en het veiligheidsprofiel verbeteren. Grote batterijproducenten en autofabrikanten investeren inmiddels fors in onderzoek naar lithium-metaalanodes, mede vanwege de druk om het rijbereik van elektrische voertuigen te vergroten en het gewicht van batterijpacks te reduceren.
De productie van lithium-metaalanodes vraagt om zorgvuldige materiaalkeuze en productieomstandigheden, onder andere vanwege de gevoeligheid van lithium voor lucht en vocht. Daarnaast roept de bredere inzet van lithium als materiaal vragen op rond grondstoffenvoorziening en duurzaamheid. Recycling van lithiummetaal is technisch mogelijk maar nog niet breed commercieel uitgerold. Daarom is het belangrijk dat de ontwikkeling van lithium-metaalanodetechnologie hand in hand gaat met innovaties in batterijrecycling en materiaalhergebruik.
