Heiliger Gral der Akkus: Harvard-Forscher zeigen ihre Feststoffbatterie

Lithium-Metall-Anoden-Batterien gelten als der heilige Gral der Batterien. Nun haben Forscher der Harvard-Universität eine neue Festkörperbatterie auf Basis dieser Technologie vorgestellt, die innerhalb von 10 Minuten wieder aufgeladen werden kann.

Noch ein Durchbruch bei der Festkörperbatterie

Schon vor einigen Tagen gab es Neuigkeiten über Feststoffakkus. Volkswagen hatte mitgeteilt, dass man einen Durchbruch auf dem Weg zu einem marktreifen Stromspeicher für Elektroautos erklommen habe.

Nun gibt es eine ähnliche Erfolgsmeldung aus den USA. Es geht dabei um eine Lithium-Metall-Batterie, die von den Forschern an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) entwickelt wurde.


Dieser Akku kann mindestens 6000 Mal aufgeladen und entladen werden - mehr als jede andere Batteriezelle nach bisherigen Herstellungsverfahren. Die Ergebnisse der Harvard-Forscher wurden jetzt im Magazin Nature Materials veröffentlicht (via Electrek).

Dabei geht es nicht nur um die Theorie. Die Wissenschaftler stellten für ihre Forschungsarbeit eine briefmarkengroße Pouch-Cell-Version der Batterie her. In der Regel sind die Versuchsakkus in ähnlichen Aufbauten sehr viel kleiner. Diese Festkörperbatterie behielt dann nach 6000 Zyklen noch 80 Prozent ihrer Kapazität und übertraf damit andere heute auf dem Markt erhältliche Pouch-Cell-Batterien.

Grundlegendes Problem angegangen

Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Festkörperbatterien ist die Vermeidung der Bildung von Dendriten auf der Oberfläche der Anode.

Dendriten sind Vorsprünge aus Metall, die sich auf der Lithiumoberfläche bilden und wie Wurzeln in die Elektrolyte hineinwachsen können. Sie durchdringen die Barriere, die die Anode und die Kathode trennt und können einen Kurzschluss oder sogar einen Brand in der Batterie verursachen.

Die Dendriten bilden sich, wenn Lithiumionen während des Ladevorgangs von der Kathode zur Anode wandern und sich an der Oberfläche der Anode anlagern, was als Plating bezeichnet wird. Dadurch entsteht eine unebene, inhomogene Oberfläche auf der Anode, auf der sich Dendriten festsetzen können. Dieser Effekt potenziert sich und stört im Grunde das Aufladen.

Verhindert wird das nun mit einem speziellen Design, das das Team schon 2021 vorgestellt hatte.

Xin Li, außerordentlicher Professor für Materialwissenschaften an der SEAS und Hauptautor der Arbeit, zog folgendes Fazit: "Lithium-Metall-Anoden-Batterien gelten als der heilige Gral der Batterien, da sie die zehnfache Kapazität von handelsüblichen Grafitanoden haben und die Reichweite von Elektrofahrzeugen drastisch erhöhen könnten. Unsere Forschung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu praktischeren Festkörperbatterien für industrielle und kommerzielle Anwendungen."


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