Neue Batterie ist unbrennbar und langlebig

Forscher der Stanford University tragen dünne Silberschicht auf und verhindern Rissbildungen

Künstlerische Darstellung des neuen Beschichtungsprozesses (Illustration: Chaoyang Zhao)

Stanford (pte002/19.01.2026/06:05)

Lithium-Metall-Batterien, die viel Energie speichern und vor allem viele Jahre lang ihren Dienst versehen, sind laut Wendy Gu von der Stanford University bald in Reichweite. Sie hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Selbstzerstörung des Stromspeichers verhindern lässt, die normalerweise nach kurzem Gebrauch durch Mikrorisse im Festkörperelektrolyten beginnt. Die Forscher haben eine nanometerdicke Schicht aus Silberatomen aufgetragen.

Explosionsgefahr gebannt

Batterien dieser Bauart sind die idealen Stromversorger. Sie haben eine hohe Kapazität und können selbst bei schweren Schäden weder brennen noch explodieren. Der ideale Elektrolyt, der Lithium-Ionen höchste Bewegungsfreiheit garantiert, ist auch schon gefunden. Doch bisher missglückten alle Versuche, diesen auf Langlebigkeit zu trimmen.

"Die Festelektrolyte, mit der wir und andere arbeiten, bestehen aus einer Art Keramik, die es den Lithium-Ionen ermöglicht, leicht hin und her zu wandern, aber sie sind spröde", sagt Gu. Und schon bei der Herstellung weisen sie feinste Risse auf, die sich während des Gebrauchs schnell vergrößern. Jeden mikroskopisch kleinen Fehler während der Herstellung beseitigen zu wollen, sei unrealistisch.

"Eine reale Festkörperbatterie besteht aus zahlreichen Schichten von gestapelten Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Platten. Diese ohne auch nur die kleinsten Unvollkommenheiten herzustellen, ist nahezu unmöglich und wäre, wenn es doch gelänge, sehr teuer. Wir glauben, dass eine Oberflächenbeschichtung Abhilfe schaffen könnte. Schon eine kleine Menge Silber scheint dabei ziemlich gute Arbeit zu leisten", erklärt Gu.

Metallisches Silber funktioniert

Andere Teams hatten bereits die gleiche Idee. Doch sie beschichteten den Elektrolyten, der aufgrund seiner Zusammensetzung aus Lithium, Lanthan, Zirkonium und Sauerstoff als "LLZO" bekannt ist, mit metallischem Silber, das all seine Elektronen beisammen hatte. Der Erfolg war mäßig. Ganz anders als beim Einsatz von Ag+, wie das Kürzel für Silber lautet, dem ein Elektron fehlt. Diese Ionen haben die Fähigkeit, die Rissbildung zu verhindern.

Gus Team hat LLZO mit einer gerade einmal drei Nanometer dicken Ag+-Schicht beschichtet und den Elektrolyten dann auch 300 Grad Celsius erhitzt. Dabei diffundierten Silberatome in die Elektrolytoberfläche und ersetzten innerhalb einer 20 bis 50 Nanometer dicken Schicht viel kleinere Lithiumatome in der porösen Kristallstruktur.

Die Forscher haben bei Messungen festgestellt, dass der beschichtete Elektrolyt fünfmal höhere Kräfte aushält, bevor er Risse bildet, im Vergleich zu unbeschichtetem Material. "Das sind langlebige, ausfallsichere Festkörperelektrolyte für Energiespeicher-Technologien der nächsten Generation", unterstreicht Xin Xu, der als Postdoc zum Team in Stanford gehörte und jetzt Assistenzprofessor für Ingenieurwesen an der Arizona State University ist.

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