Feuerfeste Lithium-Feststoffbatterie entwickelt
Bei Benzin sind es knapp 11 Kilowattstunden pro Kilogramm, bei Wasserstoff sogar 33 Kilowattstunden. Selbst ein leistungsstarker Akkumulator kommt hingegen nur mit Aufwand auf 0,5 Kilowattstunden, also einen Bruchteil. Auch wenn er selbstverständlich wiederaufladbar ist, ein klarer Vorteil, ist das gigantische Gewicht der große Minuspunkt der Batteriezelle.
Es wundert also nicht, dass die Feststoffbatterie, die im Vergleich zu den üblichen Akkus in Elektroautos bestenfalls drei- bis viermal so viel Strom speichern kann, von höchstem Interesse ist. Vom kompakten und sparsamen E-Auto bis zur leistungsstarken Zugmaschine wären die Einsatzmöglichkeiten vielversprechend.
Gleichzeitig treten strukturbedingt Probleme auf. Das beginnt beim optimalen Kontakt zu den Elektroden, der nur schwer zu realisieren ist. Und es setzt sich fort bei der Dendritenbildung. Diese feinen Gebilde aus Lithium-Ionen wirken wie winzige Äste aus Kristallen und sorgen im schlimmsten Fall für Kurzschlüsse innerhalb der Batterie, die Brände und Explosionen auslösen können.
Erfolgversprechende Aufgabenteilung im Inneren
Um dies zu verhindern, haben Forschende des Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Südkorea eine dreilagige Feststoffbatterie entwickelt - jede Lage mit einer ganz speziellen Funktion. Vom bewährten Flammenschutzmittel Decabromdiphenylether über Zeolithe, die hervorragende Ionentauscher sind, bis zu einem hoch konzentrierten Lithium-Salz für eine beschleunigte Bewegung der Ladungsträger erfüllt jede Schicht ihre Aufgabe.
Die Ergebnisse können sich sehen lassen. Laut der gerade veröffentlichten Studie liegt die Kapazität nach 1.000 Ladezyklen noch immer bei 87,9 Prozent des Ausgangswerts bei einem nahezu unveränderten Wirkungsgrad.
Dazu büßt die nun feuerfeste Zelle nicht an Energiedichte ein. Je nach Zellspannung liegt diese bei mehr als 700 Wattstunden je Kilogramm. Noch immer viel weniger als bei klassischen Energieträgern, aber mehr als genug, um in der Elektromobilität sehr sinnvoll eingesetzt zu werden. Dass sie im Gegensatz zu Benzin oder H2 nicht gleich in Flammen aufgeht, dürfte dabei kein Schaden sein.
