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Energiespeicher Forscher entwickeln effiziente und günstige Feststoffbatterie

Quelle: Empa 1 min Lesedauer

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EMPA Eidgenössische Material- Prüfungs-und Forschungsanstalt
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An sich ist die Feststoffbatterie keine neue Idee mehr, lediglich ihre Effektivität und die Kosten bereiteten Probleme. Nun könnten Wissenschaftler einen Durchbruch geschafft haben.

Der Prototyp der Pouch-Zelle erreichte eine hohe Energiedichte von 1070 Wh/L, verglichen mit den 800 Wh/L heutiger Lithium-Ionen-Technologien.(Bild: Imec)
Der Prototyp der Pouch-Zelle erreichte eine hohe Energiedichte von 1070 Wh/L, verglichen mit den 800 Wh/L heutiger Lithium-Ionen-Technologien.
(Bild: Imec)

Ein Team aus Forschern hat eine leistungsstarke Feststoff-Lithium-Metall-Batterie entwickelt. Laut einer Mitteilung der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa verfügt diese über einen einzigartigen Flüssig-Fest-Elektrolyten. Die Batterie weist eine Energiedichte von 1070 Wh/L auf und liegt damit deutlich über den 800 Wh/L von heutigen Lithium-Ionen-Batterien, heißt es weiter. Das Herstellungsverfahren sei zudem kostengünstig und lasse sich an bestehende Produktionslinien für Lithium-Ionen-Batterien anpassen.

Bei Feststoffbatterien wird anstelle des flüssigen Elektrolyten ein festes Elektrolytmaterial benutzt. Dies kann Vorteile wie eine höhere Energiedichte und eine geringere Brandgefahr bieten. Auf der Materialebene ergibt sich laut den Forschern die höhere Energiedichte der Zelle aus der Einführung einer dünnen Lithium-Metall-Anode, zusammen mit einem ausreichend dünnen Festelektrolyt-Separator. Auch die Produktionskosten seien überschaubar und werden von den Forschern auf unter 150 Euro pro kWh geschätzt.

Für den Elektrolyten des Prototyps wurde ein polymerisiertes, auf einer ionischen Flüssigkeit basierendes festes Nanokompositmaterial entwickelt, heißt es weiter. Dieses ermögliche einen von der Empa zum Patent angemeldeten Flüssig-zu-Fest-Verfestigungsansatz, mit dem sich ein sehr dünner Separator von 20 Mikrometer herstellen lasse, der aber auch die Verwendung einer dicken Kathode von 100 Mikrometer Dicke und einen kompakten Batteriezellenstapel ermögliche. Als nächstes will das Forscherteam sich mit der Hochskalierung dieser Technologie beschäftigen.

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