26.11.17
Festkörperbatterie läutet völlig neue Akku-Ära ein
Mehr Energie speicherbar - System zudem sicherer und zuverlässiger
Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben zusammen mit Kollegen der Universität Genf den Prototypen einer sogenannten Festkörperbatterie entwickelt. Damit
soll mehr Energie gespeichert und ein hohes Niveau an Sicherheit sowie
Zuverlässigkeit gewährleistet werden. Zudem basiert diese Batterie auf
Natrium, einer kostengünstigeren Alternative zu Lithium.
Suche nach Ionenleiter
Die Festkörper-Technologie hat das Potenzial, die
zunehmende Nachfrage der Wachstumsmärkte zu decken und gleichzeitig
immer leistungsfähigere Akkus zu ermöglichen, die sich schneller laden
lassen, eine größere Energiemenge aufnehmen und mehr Sicherheit bieten.
Die Verwendung eines Festkörperelektrolyten kann Dendritenbildung
unterdrücken, was wiederum den Einsatz von metallischen Anoden und somit
höhere Energiedichten ermöglicht.
"Wir benötigten jedoch noch einen geeigneten festen
Ionenleiter, der chemisch sowie thermisch stabil und nicht toxisch ist.
Er sollte außerdem den Transport des Natriums von der Anode zur Kathode
ermöglichen", erklärt der Genfer Forscher Hans Hagemann. Die Fachleute
haben entdeckt, dass der borhaltige Stoff closo-Boran den Natrium-Ionen
erlaubt, relativ frei zu zirkulieren. Zudem ist closo-Boran ein
anorganischer Elektrolyt, der im Vergleich zu den flüssigen Elektrolyten
in Lithiumionen-Batterien nicht brennbar ist. Es handelt sich also um
ein Material mit vielversprechenden Eigenschaften, die in
Alltagsanwendungen nutzbar wären.
closo-Boran als Elektrolyt
Um einen engen Kontakt zwischen den drei Komponenten
herzustellen - zwischen der Anode aus festem metallischem Natrium, der
Kathode aus Natriumchromoxid sowie dem Elektrolyten, dem closo-Boran -
haben die Schweizer einen Teil des festen Elektrolyten in einem
Lösungsmittel gelöst und fügten dann das Kathodenmaterial hinzu. Sobald
das Lösungsmittel verdampft war, schichteten sie dieses kompakte Pulver
mit dem Elektrolyten sowie der Anode auf und pressten die einzelnen
Schichten zu einer festen Batterie zusammen.
Es folgten aufwendige Tests. "Die elektrochemische
Stabilität des von uns hier eingesetzten Elektrolyts hält einer Spannung
von drei Volt stand. Viele der früher untersuchten festen Elektrolyte
werden bei diesem Wert bereits zersetzt", erläutert Empa-Wissenschaftler
Arndt Remhof. Die Wissenschaftler führten 250 Lade- und Entladezyklen
an dem Akku durch, mit dem Ergebnis, dass danach noch 85 Prozent der
Energiekapazität verfügbar waren.Mehr
# posted by claus_kirche @ 23:49 
