Neues Polymer soll Festkörperbatterien verbessern
Festkörperbatterien sollen gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien mehrere Vorteile bieten, insbesondere in Bezug auf Sicherheit, Energiedichte und Lebensdauer. Noch sind sie aber nicht marktreif. Die Wissenschaftler des IMR sind aber nun einen entscheidenden Schritt weitergekommen: Sie haben für Festkörper-Lithiumbatterien ein neues Polymerelektroden-Elektrolytmaterial entwickelt.
Dieses neue Polymer, also ein Kunststoff, soll den Grenzflächenwiderstand zwischen Elektrode und Elektrolyt verringern sowie die bislang geringe Effizienz des Ionentransports erhöhen. Dabei übernimmt das Polymer eine Doppelfunktion: Es leitet nicht nur Lithium-Ionen, sondern kann auch selbst Energie speichern. Dadurch verschmelzen Elektrolyt und Elektrode teilweise miteinander – und das zentrale Problem herkömmlicher Festkörperbatterien, die instabile Grenzfläche, wird drastisch reduziert.
Die Forschenden berichten von einer Energiedichte von rund 585,9 Wh/kg auf Elektrodenebene – ein Wert, der deutlich über herkömmlichen Lithium-Ionen-Materialien liegt. In der Praxis könnte dies, je nach Zellaufbau, Energiedichten von über 600 Wh/kg ermöglichen. Außerdem zeigen die Zellen, die darauf aufgebaut sind, hohe Leitfähigkeit und stabile Ladezyklen. Zudem halten sie starker mechanischer Belastung stand, wie ein Test mit 20.000 Biegevorgängen zeigt. Sie sind als für mobile Geräte geeignet.
Wie Notebookcheck berichtet, bieten andere Ansätze wie keramische Elektrolyte zwar hohe Stabilität, sind jedoch oft spröde und schwer integrierbar. Das ionenleitende Polymer des chinesischen Forschungsteams dagegen soll Flexibilität, Energieeffizienz und Integration auf Molekülebene vereinen, wodurch es für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen und mobilen Geräten besonders interessant ist.
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