Sa, 25. November 2017

Feststoff-Elektrolyt

05.08.2016 07:17

Neuer Akku aus der Schweiz kann nicht explodieren

Wissenschaftler der ETH Zürich haben einen Akku-Typ entwickelt, der im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus weder Flüssigkeit noch Gel enthält. Selbst bei hohen Temperaturen kann er sich nicht entzünden und ist damit sicherer, allerdings funktioniert er heiß am besten.

Die Experten um Jennifer Rupp von der ETH Zürich stellten einen Festkörperakku vor, bei dem nicht nur die Elektroden, sondern auch der Elektrolyt dazwischen aus festen chemischen Verbindungen besteht. "Feste Elektrolyte beginnen nicht zu brennen, selbst wenn sie sehr stark erhitzt werden oder offen an der Luft liegen", wurde Rupp in einer Mitteilung der ETH zitiert.

Festkörperakkus werden intensiv erforscht
An solchen Festkörperakkus wird weltweit geforscht. Eine Schwierigkeit dabei sei, die Elektroden und den Elektrolyt so zu verbinden, dass Ladungen möglichst widerstandsfrei zirkulieren können, wie die ETH schrieb. Für diese Grenzfläche haben Rupp und ihr Team einen vielversprechenden Ansatz gefunden.

Für den Elektrolyt wählten sie eine lithiumhaltige Verbindung namens Lithiumgranat, welches zu den Materialien mit der höchsten bekannten Leitfähigkeit für Lithium-Ionen gehört. Bei der Herstellung sorgten die Forscher dafür, dass das Material eine poröse Oberfläche erhielt. Auf diese trugen sie das Material des Minuspols in flüssiger Form auf und härteten das Ganze bei hundert Grad Celsius aus.

Dieser Trick vergrößerte die Kontaktfläche zwischen Minuspol und Elektrolyt, so dass der Trockenakku nicht nur sicherer ist als herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus, sondern auch schneller lädt. Mit einem festen Lithiumgranat-Elektrolyt ließen sich auch Dünnschichtakkus bauen, beispielsweise solche, die man direkt auf Siliziumchips platzieren könne, sagte Rupp. "Diese Dünnschichtakkus könnten die Energieversorgung von tragbaren Elektronikgeräten revolutionieren."

Akku läuft am besten bei 95 Grad Celsius
Allerdings funktioniert der von den Wissenschaftlern entwickelte Akku am besten bei 95 Grad Celsius: "Die Lithium-Ionen können sich dann besser im Akku bewegen", erklärte Studienautor Semih Afyon, ehemaliger Mitarbeiter von Rupp und derzeit Professor am Izmir Institute of Technology in der Türkei.

Diese Optimal-Temperatur könnte man beispielsweise erreichen, wenn man solche Akkus in Batterie-Speicherkraftwerken nutzt, die an Industrieanlagen gekoppelt werden. "In vielen Industrieprozessen entsteht heute Abwärme, die ungenutzt verpufft", so Afyon weiter. Diese Abwärme könne man nutzen, um das Speicherkraftwerk mit den neuartigen Akkus bei optimaler Temperatur zu betreiben.

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