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pte20200722002 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Flexi-Elektrolyt verdoppelt Reichweite von E-Autos

Sichere Lithium-Metall-Batterien durch Einbetten von Keramikpartikeln in weichen Kunststoff


Neue Batterien speichern künftig deutlich mehr Strom (Bild: Jinsoo Kim)
Neue Batterien speichern künftig deutlich mehr Strom (Bild: Jinsoo Kim)

Pittsburgh/Berkeley (pte002/22.07.2020/06:05) - Batterien, die die Reichweite von E-Autos um mindestens 50 Prozent erhöhen und sogar größere E-Flugzeuge möglich machen, rücken laut Forschern der Carnegie Mellon University http://cmu.edu und des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) http://lbl.gov in greifbare Nähe. Die Experten haben einen Stromspeicher mit einer Elektrode aus metallischem Lithium realisiert, die eine akzeptable Lebensdauer aufweist.

Dendriten haben keine Chance

Bisher waren Batterien mit dieser Technik äußerst kurzlebig und explosions- oder feuergefährdet. Das lag an Dendriten, die aus der Oberfläche der Elektroden herauswuchsen und einen Kurzschluss verursachen. Keramische Elektrolyte allein behoben das Problem nur kurzfristig. Die US-Forscher hingegen betteten Keramikpartikel in weichen Kunststoff ein. Dieser Elektrolyt verhindert das Wachstum der Dendriten effektiv.

Auch wenn der neue Elektrolyt weich ist: Es handelt sich um eine Festkörperbatterie, die eine hohe Speicherdichte hat, sicher ist und viele Lade- und Entladezyklen übersteht, ohne entscheidend an Kapazität zu verlieren, sagen die Forscher. "Unsere Technik zur Unterdrückung des Dendritenwachstums hat entscheidende Auswirkungen auf die Batterieindustrie. Künftig können sie sichere Lithium-Metall-Batterien mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer herstellen", unterstreicht Materialforscher Brett Helms vom LBNL.

Große Flexibilität und Preisvorteil

Ein weiterer Vorteil des neuen Elektrolyten ist der Preis. Da er flexibel ist, kann er wie Frischhaltefolie im Haushalt auf Rollen geliefert werden. Die Hersteller laminieren damit die Anode in einem einfachen Prozess. Damit ist die Hälfte der Batterie schon fertig. Es müssen lediglich noch ein Separator, der einen Stromfluss zwischen den Elektroden verhindert, und die Kathode aufgebracht werden. Dass die Dendritenbildung verhindert wird, haben die Forscher mithilfe der leistungsfähigen Röntgenlichtquelle Advanced Light Source am LBNL gezeigt.

(Ende)
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