China meldet Durchbruch bei biegbaren Feststoffakkus
Feststoffakkus sind die große Hoffnung der Batterieforschung. Gegenüber üblichen Lithium-Ionen-Akkus sind sie nicht nur sicherer, sondern haben auch eine höhere Energiedichte. Bei gleicher Größe kann etwa eine Festkörperbatterie mehr Reichweite bei einem E-Auto liefern als ein Lithium-Ionen-Akku.
Serienreif sind Feststoffakkus aber noch nicht – vorher erscheinen Hybridlösungen (Semi-Solid-State-Batteries). Und wenn die ersten „echten“ Festkörperbatterien auf den Markt kommen, werden sie bei Weitem nicht die theoretisch mögliche, bis zu doppelte Energiedichte aufweisen. Vorher müssen noch einige Hürden genommen werden.
Einen Durchbruch auf dem Weg dorthin wollen jetzt Forscher der Chinese Academy of Sciences (CAS) erreicht haben, berichtet CGTN. Der verbessert nicht nur die Energiedichte, sondern ermöglicht auch neue Formfaktoren.
Polymer-basierter Elektrolyt
Die Forscher haben eines der Probleme identifiziert, weswegen Feststoffakkus nicht ihr ganzes Potenzial ausschöpfen können. Bei der Herstellung werden üblicherweise der Elektrolyt und die Elektrode mit hohem Druck und unter hoher Temperatur miteinander verbunden. Dieser Prozess erhöht den Widerstand für den Ionentransport und reduziert dadurch die Effizienz für die praktische Nutzung.
Ihr Lösungsansatz: Den Feststoff etwas weniger fest machen. Dazu haben sie ein polymer-basiertes Material entwickelt. Dieses enthält ionenleitende Ethoxygruppen und elektrochemisch aktive, kurze Schwefelketten. Dieses Design ermöglicht das Interagieren von Elektrolyt und Elektrode auf molekularer Ebene.
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86 Prozent höhere Energiedichte
Im Labor gebaute Akkus mit diesem Material hatten eine bis zu 86 Prozent höhere Energiedichte gegenüber einem klassischen, festen Elektrolyten. Außerdem wird der Akku dadurch flexibel. Im Test hat er laut den Forschern 20.000 Biegungen überstanden.
Die Forscher betonen, dass es sich bei ihrer Arbeit um Grundlagenforschung handelt. Es gibt also noch keine konkreten Bestrebungen, diese Technologie in einer Batterie zur Serienproduktion zu verbauen.
Flexible Feststoffakkus könnten eine kleine Revolution einleiten. Sie würden es einfach machen, Batterien in unübliche Formen zu bringen und gleichzeitig die Sicherheitsvorteile von Festkörperbatterien behalten. Im Gegensatz zu klassischen Lithium-Ionen-Batterien ist die Brand- und Explosionsgefahr deutlich geringer, weil der Elektrolyt eben nicht flüssig ist.
Bei kompakten E-Autos könnte etwa die Rückbank dank einer flexiblen Festkörperbatterie zum erweiterten Akku werden. Bei E-Motorrädern und E-Bikes könnten sich solche Akkus besser an den Rahmen schmiegen. Auch für Wearables, die oft nur wenig Platz für Batterien haben, könnte ein flexibler Akku nützlich sein.