Bringt Kohlenstoff-Membran den Akku der Zukunft?

Bringt Kohlenstoff-Membran den Akku der Zukunft?

Copyright Abbildung(en): shutterstock / Lizenzfreie Stockfoto-Nummer: 1066092902

Lithium-Ionen-Batterien werden immer leistungsfähiger. Doch dieser Trend ist nicht endlos, und langsam stößt der Fortschritt an Grenzen – gerade bei der Anwendung in E-Autos. Lithium-Metall-Batterien dagegen können im Vergleich doppelt so viel Energie liefern. Größtes Problem: Sie bilden Dendriten, die wie Tropfsteine an der Anode wachsen. Stoßen sie dabei durch die Mebran, die die Elektroden voneinander trennt, kommt es zum Kurzschluss. Seit vielen Jahren suchen Experten weltweit nach einer Lösung für dieses Problem.

Wissenschaftlern der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es nun gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Boston und Detroit gelungen, die Bildung von Dendriten zu unterbinden und somit die Lebensdauer einer Lithium-Metall-Batterie mindestens zu verdoppeln. Über ihre Methode berichten die Forschenden in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“. Obendrein haben sie ihre Erkenntnisse zum Patent angemeldet.

Die Lösung sei eine weniger als einen Nanometer dünne Membran aus Kohlenstoff, sagt Professor Andrey Turchanin von der Universität Jena. „Diese winzigen Öffnungen sind kleiner als die kritische Keimgröße und verhindern so das Wachsen der Dendriten.“ Anstatt Strukturen zu bilden, lagere sich das Lithium als glatter Film auf der Anode ab. Die Gefahr, dass die Membran beschädigt wird, sei gebannt.

Um unsere Methode zu überprüfen, haben wir Testbatterien, die mit unserer Hybrid-Separator-Membran ausgestattet waren, immer wieder aufgeladen„, sagt Dr. Antony George von der Universität Jena. „Selbst nach Hunderten von Lade- und Entladezyklen konnten wir kein dendritisches Wachstum feststellen.“ Sein Kollege Dr. Leela Mohana Reddy Arava von der Wayne State University in Detroit ergänzt: „Die Stabilität der Grenzfläche garantiert eine Verbesserung der Leistung und die Sicherheit dieses elektrochemischen Systems.

Der Separator bekomme im Vergleich zu anderen Komponenten der Batterie am wenigsten Aufmerksamkeit, sagt Sathish Rajendran von der Wayne University. Das Ausmaß, in dem sich die hauchdünne Membran auf die Lebensdauer der Batterie auswirke, sei „faszinierend„. In einem nächsten Schritt soll die Idee auch auf andere Batterie-Typen angewendet werden.

Quelle: Universität Jena – Pressemitteilung vom 17. Juni 2021

Über den Autor

Wolfgang Plank ist freier Journalist und hat ein Faible für Autos, Politik und Motorsport. Tauscht deshalb den Platz am Schreibtisch gerne mal mit dem Schalensitz im Rallyeauto.

Newsletter

Erhalte jeden Montag, Mittwoch und Freitag aktuelle Themen wie „Bringt Kohlenstoff-Membran den Akku der Zukunft?“ sowie die neusten Informationen aus der Welt der Elektromobilität kostenfrei direkt ins eigene Postfach. Kuratiert aus einer Vielzahl von Webseiten und Blogs.
Ja, ich möchte den gratis E-Mail-Newsletter von Elektroauto-News.net abonnieren. Die Datenschutzerklärung habe ich gelesen. Die Einwilligung zum Versand des Newsletters kann jederzeit widerrufen werden. Hierzu reicht es auf den Abmeldelink zu klicken, welcher sich in jedem Newsletter befindet.

Fakten & MeinungenDiskutiere mit der E-Community

Abonnieren
Benachrichtige mich bei
3 Comments
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments

Mit Lithium-Metall-Batterien wären nicht nur doppelte kWh-Zahlen pro kg und Volumeneinheit, sondern auch deutliche sinkende Batteriepreise möglich, so dass es günstige und leichte E-Autos mit vergleichbaren Reichweiten wie bei Verbrennern gäbe und der Verbrenner-Lobby die letzten Argumente ausgingen.

„Mit Lithium-Metall-Batterien wären […] auch deutliche sinkende Batteriepreise möglich …“

Ja … für mich ist sowas aber erstmal die Hundertdrölfzigtausendste Ankündigung einer „Wunderbatterie“, deren Großserien-Produktion ggf. noch hinter einem Horizont von 2025 liegen wird, wenn nicht weit später …
Eine Großserien-Produktion von 4680er-Zellen liegt IMO erstmal näher.
BTW: Ich halte div. Zellchemie in der 46er Bauweise für möglich, also auch LFP.

Last edited 1 Monat zuvor by Wolfbrecht Gösebert

Das größte Problem von dieser Nanoschicht wird qualitativ hochwertige industrielle Produktion sein. Hat Membran ein Loch von sagen wir Mal 100nm, nutzt das ganze nichts. Im Loch wächst Dendrit und macht Kurzschluss. Ich vermute diese Lösung ist nicht industriell skalierbar.

Diese News könnten dich auch interessieren:

Cupra peilt dritten Sieg in Folge in der elektrischen Rennserie PURE ETCR an
BMW im ersten Halbjahr 2021 deutlich über Vor-Corona-Niveau
Lightyear setzt bei Solar-Elektroautoproduktion auf Zulieferer aus Polen
3
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x

Deine Anmeldung zum Newsletter:
Ein letzter Schritt fehlt noch.

Vielen Dank für deine Anmeldung zum Newsletter von Elektroauto-News. Du erhältst in Kürze eine E-Mail, in der sich ein Link zur Freischaltung deiner E-Mail-Adresse befindet. Erst durch die Bestätigung des Links dürfen wir deine E-Mail-Adresse zum Versand unseres Newsletter freischalten (Double-Opt-In).