BAM entwickelt Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus

Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) haben einen innovativen Ansatz entwickelt, um Feststoffbatterien leistungsfähiger und alltagstauglicher zu machen. Ihr Ziel: Akkus, die sich schneller laden, länger halten und nachhaltiger sind als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Ein neuer Festelektrolyt könnte den Weg für eine zukunftsweisende Batterietechnologie ebnen, berichtet die Bundesanstalt.

Die Grenzen der Leistungsfähigkeit konventioneller Lithium-Ionen-Batterien seien erreicht: Ihre Anode, meist aus Graphit, könne nur begrenzt Ionen speichern. Eine Alternative biete Anoden aus reinem Lithium oder dem nachhaltigeren und günstigeren Natrium – sie könnten die Energiedichte um bis zu 40 Prozent steigern. Um sie sicher betreiben zu können, brauche es einen festen statt eines flüssigen Elektrolyten. Ein zentrales Problem dabei: An der Grenzfläche zwischen fester Anode und Festelektrolyt könne es zu Kontaktverlusten und Hohlräumen kommen, die die Batterie unbrauchbar machen. Eine mögliche Lösung könnte eine teilweise flüssige Anode sein.

Alkalimetall-Anode leistungsfähiger als Graphit-Anode

"Wir konnten in einer Studie zeigen, dass eine flüssige Alkalimetall-Anode hundertmal leistungsfähiger ist als herkömmliche Graphit-Anoden", erklärt Gustav Graeber, Batteriematerial-Experte an der Humboldt Universität Berlin und Gastwissenschaftler an der BAM laut Mitteilung. "Bisher ist diese Technologie allerdings nur bei 250 Grad Celsius einsetzbar. Unser Ziel ist es, ihre Vorteile auf Raumtemperatur zu übertragen." Um dies zu erreichen, experimentiere das Forschungsteam mit Kalium-Zusätzen, die den Schmelzpunkt der Anode senken. Die Herausforderung dabei: Viele gängige Festelektrolyte seien nicht stabil genug gegenüber Kalium.

Die Lösung könnte in einem speziellen Festelektrolyten auf Basis von Natrium-Superionenleitern (NASICON) liegen. Diese Materialien bieten eine hohe Ionenleitfähigkeit bei Raumtemperatur und sind gleichzeitig chemisch stabil gegenüber Kalium – insbesondere, wenn sie mit Hafnium versetzt werden. Doch Hafnium ist selten und teuer. Im NASICON-Projekt suchen Graeber und sein Team nach alternativen Additiven, die ebenso leistungsfähig, aber nachhaltiger und breit verfügbar sind. Vielversprechende Kandidaten würden direkt in Natriumbatterien getestet. (gg/tm)

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