10 Tage Akku für Handys: Forscher feiern Durchbruch

Während die Möglichkeiten moderner Smartphones hinsichtlich deren Rechenleistung, verbauter Sensoren, aber auch Displayschärfe und Kameras kaum mehr Wünsche übrig lässt, geht die Suche nach einer echten Alternative zu bestehenden Lithium-Ionen-Batterien unermüdlich weiter. Immer wieder geistern die sogenannten Feststoffbatterien durch den Raum, die Forschern zufolge eine zehnfach längere Betriebsdauer von Smartphones ermöglichen könnte.

Kurzschluss als Gefahr

Als Problem gilt beim Einsatz von Lithium-Metall als Ersatz für die Graphit-Anode, dass sich im Zuge des Lade- und Entladeprozesses kristallartige Dendrite bilden. Diese führen nicht nur dazu, dass die Kapazität erst recht wieder sinkt, sondern können Forscher der Columbia University zufolge so stark "ausfransen" bzw. wachsen, dass sie den Trennbereich zwischen Anode und Kathode durchbrechen und im schlimmsten Fall sogar einen Kurzschluss verursachen.

Bei heutigen Lithium-Ionen-Akkus wird das Problem dadurch gelöst, dass ein flüssiges Elektrolyt verwendet wird. Dadurch sinkt allerdings die Energiedichte, zudem erhöht sich auch die Entzündbarkeit - ein weiterer großer Schwachpunkt bei aktuellen Akkus. Die Lösung der Forscher ist eine fünf bis zehn Nanometer dünne Schicht aus Bornitrid zwischen dem Lithium-Metall und dem ionischen Leiter. Diese soll die Bildung von Dendriten im Zaum halten und durch Durchlässe im Material den ungehinderten Austausch der Ionen ermöglichen.

Auch E-Autohersteller interessiert

Alles in allem versprechen sich die Forscher durch den Einsatz von kompakten Keramik-Elektrolyten, die durch die Lösung möglich wird, eine bis zu zehnfache Kapazitätssteigerung im Vergleich zu traditionellen Lithium-Ionen-Batterien, eine drastische Reduktion der Brandgefahr sowie eine stark verlängerte Lebensdauer der Batterien. Bis zur Marktreife müssen vor allem Fragen der Massenproduktion geklärt werden. Auch Autohersteller arbeiten fieberhaft daran, einen Feststoffakku zu entwickeln.