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Forschung
Fest und flott
Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Daher gelten sie als sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Bislang benötigen sie aber sehr lange zum Laden und Entladen. Forscher des Instituts für Energie- und Klimaforschung (IEK-9) haben dieses Problem nun behoben – und zwar durch eine clevere Materialwahl.
Die neue Festkörperbatterie
Konzept der Jülicher Wissenschaftler
Anode, Kathode und Elektrolyt sind aus sehr ähnlichen Materialien aufgebaut. Sie enthalten alle verschiedene Lithium-Phosphat-Verbindungen. Das behebt eine Schwachstelle bisheriger Festkörperbatterien: die Grenzflächen zwischen den festen Elektroden und dem festen Elektrolyt. Diese Grenzfläche ist nicht lückenlos, das behindert die Ionenwanderung durch die Batterie, folglich den Lade- und Entladestrom und somit auch die Ladedauer. Verringert man den Übergangswiderstand zwischen den Elektroden und dem Elektrolyt durch ähnliche Materialien, erhöht sich der mögliche Stromfluss.
Goldkontakt
sorgt für geringeren Widerstand zwischen Elektrode und StromableiterVerbessert
gegenüber bisherigen Festkörperbatterien
Energiedichte
erhöht um etwa 30%
Ladezeit
verkürzt 1 Stunde statt 12 StundenNoch zu tun
Kapazität verbessern
Derzeit 84 Prozent nach 500 Lade-/Entladezyklen. Theoretisch möglich sind Verluste von weniger als 1 Prozent nach 500 Zyklen.Batterie vergrößern
Die Jülicher Feststoffbatterie hat zurzeit die Größe einer Knopfzelle.Breiter Nutzen
Mögliche Einsatzbereiche für Festkörperbatterien
Bild: Forschungszentrum Jülich