Forscher der McGill University haben einen wichtigen Fortschritt bei Festkörper-Lithium-Batterien erzielt. Diese gelten als nächster Schritt in der Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge. Dank ihrer Innovation könnten sicherere und langlebigere Elektroautos entstehen.
Die Herausforderung: Schnittstellenwiderstand reduzieren
Eine der größten Hürden bei Festkörper-Lithium-Batterien ist der Widerstand an der Schnittstelle zwischen dem keramischen Elektrolyten und den Elektroden. Dieser Widerstand macht die Batterie weniger effizient, sodass die Menge an Energie, die sie liefern kann, eingeschränkt wird. Das Team der McGill University hat jedoch eine Lösung gefunden. Statt der bisherigen dichten Keramikplatten nutzen sie eine poröse Keramikmembran, die mit einer kleinen Menge Polymer gefüllt wird.
Professor George Demopoulos, Leiter der Studie und Professor am Department of Materials Engineering, erklärt:
„Mit einer polymergefüllten porösen Membran können wir die Bewegung der Lithium-Ionen erleichtern und den Schnittstellenwiderstand zwischen dem Festelektrolyten und den Elektroden beseitigen.“
Dadurch verbessert sich die Leistung der Batterie erheblich. Zudem ermöglicht die Membran eine stabile Schnittstelle für den Betrieb bei hohen Spannungen. Das ist ein zentrales Ziel der Branche.
Festkörper-Batterien: Sicherer und effizienter
Aktuelle Lithium-Ionen-Batterien setzen auf flüssige Elektrolyte, die aufgrund ihrer Entflammbarkeit Sicherheitsrisiken bergen. Deshalb setzt die neue Technologie von Festkörper-Batterien auf feste Materialien. So erhöhen sich Sicherheit und Effizienz deutlich. Die Membrantechnologie der Forscher bietet hier eine vielversprechende Lösung, weil sie eine der größten Hürden für die Umsetzung von Festkörper-Batterien überwindet.
„Diese Entdeckung bringt uns einen großen Schritt näher an die Entwicklung der nächsten Generation sicherer und effizienter Batterien für Elektrofahrzeuge“,
sagt Senhao Wang, Hauptautor der Studie und Doktorand am Department of Materials Engineering.
Über die Studie
Die Forschungsergebnisse wurden unter dem Titel 4.8 V all-solid-state garnet-based lithium-metal batteries with stable interface von George Demopoulos, Senhao Wang und weiteren Autoren in Cell Reports Physical Science veröffentlicht.