Feststoffbatterien: Neuer Elektrolyt verlängert Lebensdauer

Forscher der Osaka Metropolitan University entdeckten einen neuen Festelektrolyten, der ein geeignetes Material für Feststoffbatterien sein könnte.

Feststoffbatterien speichern mehr Energie und sind sicherer als herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus. Sie sind deshalb so wichtig, weil sie als Nachfolgetechnik der üblicherweise mit einem Flüssigelektrolyten arbeitenden Lithium-Ionen-Batterien gelten. Sie wären sicherer und hätten eine höhere Energiedichte, was vor allem für den Einsatz im Transport wichtig ist – allen voran bei Pkw, aber nicht nur dort.

Das große Manko ist, dass sie nicht so lange leben wie die bisher im Einsatz befindlichen Lithium-Ionen-Akkus. Der Grund dafür ist, dass sich an den Grenzflächen zwischen Elektrolyt und Elektrode Zersetzungsprodukte und Zwischenphasen bilden. Die behindern Ladungsträgertransport und führen zu einem Verbrauch von aktivem Lithium. Als Folge nimmt die Leistungsfähigkeit der Batterien, ihre Kapazität, mit jedem Ladezyklus ab.

Neue Fortschritte in der Entwicklung von Festelektrolyten für Batterien

In der Forschung wird daher intensiv daran gearbeitet, dieses Manko zu beheben. Ein Mittel ist, neue Elektrolyte zu entwickeln. Das, so meldet die japanische Osaka Metropolitan University, habe ein Team jetzt erfolgreich unternommen: Die Gruppe erreichte eine hohe Leitfähigkeit bei Raumtemperatur durch Zugabe von Ta₂O₅ (Tantalpentoxid) zu dem zuvor entwickelten Festelektrolyten NaTaCl₆, einer Kombination aus Tantalchlorid und Natriumchlorid. Das ergebe einen Elektrolyten „mit hoher Leitfähigkeit, Formbarkeit und elektrochemischer Stabilität“. Der entdeckte Festelektrolyt, der die chemische Formel Na_2.25TaCl_4.75O_1.25, hat, habe eine höhere elektrochemische Stabilität als herkömmliche Chloride und bessere mechanische Eigenschaften.

„Die Ergebnisse dieser Forschung werden voraussichtlich einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Komposit-Festkörperelektrolyten leisten, zusätzlich zu den bisher entwickelten Glas- und Kristall-Festkörperelektrolyten“, so der beteiligte Forscher Kota Motohashi. „Wir werden uns nun darauf konzentrieren, den Mechanismus der Ionenleitung von zusammengesetzten Festelektrolyten aufzuklären und die Materialien weiterzuentwickeln.“