Lithium-Ionen-Batterien und ihre Nutzer haben eine tiefe Hassliebe. Wir brauchen diese Batterien, um unsere Mobilgeräte und Elektroautos zu betreiben, aber gleichzeitig beschweren wir uns über Aspekte wie ihre Neigung zur Instabilität. Glücklicherweise hat einer der Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie, Professor John Bannister Goodenough, zusammen mit einer Gruppe von Kollegen eine neue Festkörper-Technologie vorgestellt, die zu viel sichereren Batterien mit dreifacher Energiedichte im Vergleich zu heutigen Designs führen könnte.
Bei korrekter Herstellung sind Lithium-Ionen-Batterien relativ stabil. Die Probleme beginnen, wenn wir immer mehr von ihnen verlangen, Toleranzen herausfordern und versuchen, ihre Ladung schneller wiederherzustellen. Das grundlegende Design bleibt intakt: Anode, Kathode und Elektrolyt Bei zu aggressiven Lade- und Entladeprozessen entwickelt die Batterie Dendriten, die sich durch den Elektrolyten ausbreiten, was zu einem Kurzschluss in ihrem Inneren führen kann, mit der Möglichkeit von Feuer (und sogar einer Explosion). Eine potenzielle Lösung dafür liegt im Konzept der Festkörperbatterie, die im Wesentlichen den flüssigen Elektrolyten durch eine feste Alternative ersetzt.
Die neue Festkörper-Technologie
Ein Team von Ingenieuren, zu dem John Goodenough gehört, einer der „Väter“ der Lithium-Ionen-Batterien, hat gerade eine neue Festkörper-Technologie vorgestellt, die die Leistung von Batterien in der Zukunft drastisch verändern könnte. Der Schlüssel hinter dieser Entwicklung ist die Verwendung eines Glaselektrolyts. Das führt zu geringeren Kosten, höherer Energiedichte (bis zu dreimal so hoch wie die eines Lithium-Ionen-Äquivalents) dank der Verwendung einer Alkalimetall-Anode, akzeptablen Ladezeiten, besserer Sicherheit (da es nicht brennbar ist) und der Möglichkeit, in extremeren Umgebungen mit Mindesttemperaturen von -20 Grad Celsius zu arbeiten.
Weitere Forschung auf diesem Gebiet
Goodenough, 94 Jahre alt, wurde als Teil des Teams vorgestellt, aber die Forschung selbst wurde von María Helena Braga von der Abteilung für Maschinenbau an der University of Texas geleitet. Braga betonte die geringen Kosten dieser Technologie aufgrund der Möglichkeit, Natrium in größerem Umfang zu verwenden. Das Beste ist, dass sie nicht die einzigen sind, die an so etwas arbeiten. Der Forscher Masahiro Tatsumisago von der Universität Osaka erkundete ebenfalls die Verwendung von Glas als Elektrolyt, und eine Zusammenarbeit zwischen Samsung und dem MIT geht in die gleiche Richtung.
