Ionen-Autobahnen in Lithium-Akkus integriert

KAIST-Wissenschaftler erreichen damit eine deutlich höhere Kapazität und kürzere Ladezeiten

Prinzipskizze des Baus von "Ionen-Autobahnen" (Illustration: kaist.ac.kr)

Daejeon (pte004/13.01.2026/06:15)

Wenige Tage nach der Vorstellung eines neuen Elektrolyten für eine Lithium-Metall-Festkörperbatterie, über die pressetext berichtete, meldet sich die Konkurrenz des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) mit einem eigenen Konzept. Statt wie die Schweizer ein intelligent verdichtetes Material (Li₆PS₅Cl) einzusetzen, haben die Südkoreaner einen herkömmlichen Festelektrolyten mit Ionen-"Autobahnen" ausgestattet.

Mühsame Fortbewegung

Auf diesen Bahnen können die Ladungsträger ungehindert und schnell von einer Elektrode zur anderen wandern. Die Wirkung ist in beiden Fällen ähnlich. Das KAIST-Team unter der Leitung von Dong-Hwa Seo hat dazu die Kristallstruktur eines Halogenid-Festelektrolyten auf Zirkoniumbasis verändert.

Dieses Material ist bereits von anderen Forschern in Batterien getestet worden. Im Originalzustand kommen die Ionen darin nur mühsam voran, was die Menge an elektrischer Energie, die die Batterie letztlich speichert, reduziert und die Ladegeschwindigkeit erheblich erhöht.

Geänderte Kristallstruktur

Um das zu ändern, haben die südkoreanischen Forscher sogenannte zweiwertige Anionen wie Sauerstoff und Schwefel an präzise festgelegten Stellen des Kristallgitters eingebaut. Das ermöglicht den Lithium-Ionen, sich flott zu bewegen. Die richtigen Positionen fanden die Forscher durch Versuch und Irrtum.

Jedesmal, wenn sie Anionen eingebaut hatten, überprüften sie deren Wirkung auf Kapazität und Ladegeschwindigkeit und auch ihre genaue Positionen. Dazu nutzten sie ultrascharfe Bilder aus einem Elektronensynchrotron - Paarverteilungsfunktion, Dichtefunktionaltheorie sowie Röntgenabsorptionsspektroskopie.

Mit Sauerstoff zum Erfolg

Tests haben indes gezeigt, dass Elektrolyte, die Sauerstoff oder Schwefel enthalten, die Lithium-Ionen-Mobilität im Vergleich zu herkömmlichen Elektrolyten auf Zirkoniumbasis um das Zwei- bis Vierfache erhöhen. Am effektivsten erwies sich Sauerstoff.

"Mit dieser Entwicklung haben wir ein Design-Prinzip vorgestellt, mit dem sich gleichzeitig die Kosten und die Leistung von Festkörperbatterien unter Verwendung kostengünstiger Rohstoffe verbessern lassen. Das Potenzial für industrielle Anwendungen ist sehr hoch", so Seo. Festkörperbatterien können weder brennen noch explodieren. Deshalb sind sie ideal für die Elektromobilität und für tragbare Elektronik.

Aussender:	pressetext.redaktion
Ansprechpartner:	Wolfgang Kempkens
Tel.:	+43-1-81140-300
E-Mail:	kempkens@pressetext.com
Website:	www.pressetext.com