Batterie der Zukunft heilt sich endlich selbst

Chinesische Akademie der Wissenschaften: Mobile Iodid-Ionen springen bei Defekten sofort ein

Akku: Batterien entwickeln künftig Selbstheilungskräfte (Bild: pixabay.com)

Peking (pte014/14.10.2025/11:30)

Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften vereinfachen die Einführung der nächsten Generation von Lithium-Ionen-Batterien. Diese ist absolut feuerfest, denn sie enthält statt eines flüssigen brennbaren Elektrolyten einen festen, der kein Feuer fangen kann. In bisherigen Prototypen schwächelte die Verbindung zwischen der festen Lithium-Metall-Anode und dem festen Elektrolyten allerdings, was dazu führt, dass die Batterie schnell funktionsunfähig wurde.

Reparatur aus dem Elekrolyten

Das Problem mit einer selbstheilenden Schicht scheint gelöst, da sie diese auf die Anode aufbringen und "Dynamically Adaptive Interphase" (DAI) nennen. Sie reichern den festen Elektrolyten mit Lithiumiodid-Ionen an, die sich im festen Elektrolytmaterial bewegen. Kommt es zu Ablösungserscheinungen zwischen Elektrolyt und Anode, wandern diese Iodid-Ionen zur defekten Stelle und beheben den Schaden.

Bisher werden Ablöseerscheinungen vor allem dadurch verhindert, dass sie durch externen Druck aufeinandergepresst werden, was die mechanische Stabilität der Anordnung schwächt. Die Ergebnisse der Labortests haben die Entwickler überzeugt. Einzelne Batteriezellen behielten auch nach 2.400 Lade- und Entladezyklen über 90 Prozent ihrer Kapazität. Um das Potenzial der Technologie in der Praxis zu demonstrieren, baute das Team eine sogenannte Pouch-Zelle

Ein solcher Batterietyp wird häufig in modernen Elektronikgeräten und Elektrofahrzeugen verwendet. Sie hatte nach 300 Zyklen ohne äußeren Druck immerhin noch 74,4 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität, unterstreichen die Wissenschaftler. Herkömmliche Festkörperbatterien seien dieser Belastung meist nicht gewachsen.

Suche nach Produktionstechnik

"Die DAI-Strategie stellt einen Paradigmenwechsel im Design von Festkörperbatterien dar und beschleunigt die praktische Umsetzung von hochenergetischen und nachhaltigen elektrochemischen Speichersystemen in aktuellen Energienetzen", schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift "Nature Sustainability", in der sie ihre Lösung vorstellen.

Die Wissenschaftler machen allerdings darauf aufmerksam, dass sich das Verfahren noch nicht industriell umsetzten lässt. Dies bedürfe einer weiteren Forschungsarbeit. Perspektivisch sei es jedoch so, dass die Batterien mit Selbstheilungseffekt durch den Wegfall von Hochdrucksystemen in den Batteriepacks einfacher und kostengünstiger in großem Maßstab produziert werden können.

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