Mehr Langlebigkeit und Leistung für Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge – das ist das Ziel einer Gruppe von Wissenschaftlern des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab). Diese haben eine innovative leitfähige Polymerbeschichtung (HOS-PFM) entwickelt. Nach Aussagen des leitenden Wissenschaftlers im Bereich Energietechnologien des Berkeley Lab, Gao Liu, eröffnet diese Innovation einen Ansatz, der die Entwicklung von Batterien für Elektrofahrzeuge einfacher und kostengünstiger werden lässt.
Beschichtung leitet Elektronen und Ionen gleichzeitig
Der besondere Clou: Die leitfähige Polymerbeschichtung kann sowohl Elektronen als auch Ionen leiten. Dadurch maximiert die HOS-PFM-Beschichtung einerseits eine hohe Batteriestabilität, andererseits aber auch eine höhere Lade- und Entladerate. Das pusht gleichzeitig die Akkulaufzeit. Zudem fungiert die Beschichtung wie eine Art Batteriekleber. Dies wiederum kann eine Steigerung der Lebensdauer der Batterien bedeuten – und zwar von durchschnittlich 10 auf 15 Jahre.
Tests zeigen die Überlegenheit der HOS-PFM-Beschichtung
In einem Lithium-Ionen-Batterie-Setup haben die Forscher des Berkeley Lab die neue Beschichtungsform ausführlich getestet. Hierfür verwendeten sie Aluminium- und Siliziumelektroden. Diese sind als Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien optimal, weil sie viel Energie speichern können und gleichzeitig sehr leicht sind. Darüber hinaus handelt es sich bei Aluminium und Silizium um Materialien, die reichlich vorhanden und günstig zu bekommen sind. Normalerweise sind sie jedoch sehr verschleißanfällig.
Genau dieser Verschleiß konnte jedoch in der Testreihe mit der HOF-PFM-Beschichtung verhindert werden. Die Batterien mit den Silizium- und Aluminiumelektroden lieferten über 300 Zyklen hinweg eine konkurrenzfähige Leistungsrate und damit eine überzeugende Kapazität.
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Günstigere Batterieproduktion dank Polymerbeschichtung denkbar
Laut Liu wäre es auf Basis der aktuellen Forschung denkbar, Batterien mit Elektroden aus bis zu 80 % Silizium zu bauen. Das würde nicht nur die Energiedichte einer solchen Batterie um bis zu 30 % steigern, sondern auch die Kosten drastisch senken. Dies wiederum könnte sich direkt auf die Preise von Elektrofahrzeugen auswirken – die ebenfalls im Preis sinken würden. Kein Wunder, dass zukünftig eine Zusammenarbeit mit Unternehmen geplant ist, um die Möglichkeiten der HOS-PFM-Beschichtung weiter zu testen.
Original: https://newscenter.lbl.gov/2023/03/07/ev-batteries-new-polymer-coating/
