Winzige Schmelzschicht soll Feststoff-Akkus helfen

Winzige Schmelzschicht soll Feststoff-Akkus helfen

Copyright Abbildung(en): Symbolbild | shutterstock / Lizenzfreie Stockfoto-Nummer: 1594649839

Festkörper-Batterien könnten künftig zur Alternative für Lithium-Akkus werden und Elektroautos zu längeren Reichweiten verhelfen. Doch derzeit sind sie noch nicht langlebig genug. Ein Team des Fritz-Haber-Institutes, der TU München und des Forschungszentrum Jülich weist jetzt jedoch einen Weg, die Lebensdauer der Feststoffbatterien zu erhöhen. Wie aus einer Mitteilung hervorgeht, haben die Forschenden festgestellt, dass Nanoschichten an den Grenzen zwischen den winzigen Kristallkörnern des Feststoff-Elektrolyten zur Stabilisierung der Batterien beitragen können.

Der derzeit noch verwendete flüssige Elektrolyt hat viele Nachteile: Er altert schneller als Feststoffe und ist außerdem leicht brennbar. Bei Autounfällen, in denen die Batterie eingedrückt wird und potentiell auslaufen kann, ist das besonders gefährlich. Gerade das Risiko soll in der nächsten Generation der Elektroautos nicht mehr bestehen, und gleichzeitig sollen deren Batterien mehr Energie speichern können. Deswegen investieren große Automobilhersteller vermehrt in die Entwicklung leistungsstarker Festkörperbatterien.

Noch ist die kommerzielle Nutzung von Festkörperbatterien jedoch nicht wirtschaftlich. Denn mit den neuen Möglichkeiten ergeben sich auch neue Herausforderungen. Beim Be- und Entladen einer Batterie müssen Ionen – aktuell immer Lithium-Ionen – zwischen den Polen im Inneren hin und her bewegt werden. In Festkörperbatterien erfolgt dieser Weg nicht mehr durch eine Flüssigkeit, sondern durch mehrere, feste Materialien.

Wie es in der Mitteilung heißt, werden die losen Körnchen bei der Herstellung unter hohem Druck erhitzt, so dass sich an den Grenzen der winzigen Kristalle eine Art Schmelzschicht bildet. Diese muss allerdings möglichst dünn sein, da die Ladung hier nicht so effektiv wandert. Die Wissenschaftler kommen nun zu dem Schluss, dass die ungeordneten Schmelzschichten Kurzschlüsse in Feststoffbatterien verhindern und auch dazu beitragen können, deren Lebensdauer zu erhöhen.

Zum anderen könnten die Grenzschichten nach Auffassung der Forschenden die Bildung von Lithiumdendriten unterdrücken. Diese tentakelartigen Gebilde entstehen, wenn in der Batterie Elektronen und Lithium-Ionen aufeinandertreffen. Sie verbinden sich dann, und die entstehenden Lithiumatome wachsen zu verästelten Strukturen, denen die Batterie schnell zum Opfer fallen kann. Verbindet ein metallischer Dendrit nämlich Anode und Kathode, die Pole der Batterie, in deren Innerem, so kommt es zum Kurzschluss und die Batterie ist kaputt. „Die sich natürlich bildende, extrem dünne Schicht zwischen den Körnern in der Batterie ist eine Art Schutzummantelung, die genau das verhindert“, sagt Sina Stegmaier, Doktorandin an der TU München. Denn die Nanoschicht kann auch unerwünschte Elektronen einfangen, wie das Team aus seinen Untersuchungen folgert.

Diese Ergebnisse könnten die Gestaltung von Festkörperbatterien in naher Zukunft wesentlich beeinflussen, heißt es. Gezieltes Grenzflächen-Design zur Ausbildung solcher Schutzummantelungen sei ein vielversprechender Weg, um die nächste Generation sicherer Batterien langlebiger zu machen.

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft – Pressemitteilung vom 9. 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 „Winzige Schmelzschicht soll Feststoff-Akkus helfen“ 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
2 Comments
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments

Feststoffakkus sind seit gefühlt 10 Jahren nächstes Jahr marktreif. Ich freue mich ehrlich, wenn es so weit ist und bin gespannt wer es wann zuerst hin bekommt.

Last edited 1 Monat zuvor by Dagobert

Das ist unserer Informationsgesellschaft geschuldet. Wir hören immer die neuesten Forschungsergebnisse und denken immer:“Bald ist es soweit!“ Von dem Erkenntnissen bis zum Produkt ist es ein weiter Weg.

Ich kann mich erinnern, dass ich in der c’t mal was von einem psychoakustischen Audiokompressionsverfahren vom Fraunhofer-Institut gelesen hatte. Bis zum Erscheinen des ersten MP3-Player mit MMC Karten vergingen dann noch 14 Jahre.

Farnsworth

Diese News könnten dich auch interessieren:

Škoda: „E-Autos genauso sicher wie Verbrenner“
Audi gibt ersten Ausblick auf Skysphere-Studie frei
BMW baut betriebliches Ladenetzwerk aus
2
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).