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22.09.2017 | Batterie | Nachricht | Onlineartikel

Bessere Akkus durch Indium-Beschichtung

Autor:
Christiane Köllner

Neuartige mit Indium beschichtete Lithium-Elektroden könnten Ausgangspunkt für leistungsfähigere, langlebigere Akkus sein. Erfolgsgeheimnis ist die gute Diffusion von Lithium-Ionen entlang der Grenzschicht.

Forscher um Ravishankar Sundararaman vom Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, USA) und Lynden A. Archer von der Cornell University (Ithaca, USA) haben eine Lösung entwickelt, um leistungsfähigere und langlebigere Akkus herzustellen. Mithilfe einer einfachen stromlosen Ionenaustausch-Chemie erzeugen sie Indium-Beschichtungen auf Lithium. Das Eintauchen in die Lösung eines speziellen Indium-Salzes genügt. Ein Teil des Indiums scheidet sich dann als Metall an der Oberfläche der Lithium-Elektrode ab und die Konzentration der Lithium-Ionen im Elektrolyten steigt entsprechend an.

Rascher Grenzflächen-Transport

Die Indium-Schicht ist gleichmäßig und im Betrieb selbstheilend, wenn geringe Mengen des Indium-Salzes dem Elektrolyten beigegeben werden. Während der Lade-Entlade-Zyklen bleibt sie intakt, ihre chemische Zusammensetzung bleibt unverändert und Nebenreaktionen werden vermieden. Auch Dendriten tauchen nicht mehr auf, die Oberfläche bleibt glatt und kompakt.

Anhand von Modellrechnungen konnten die Forscher zeigen, warum ihre Methode so erfolgreich funktioniert: Lithium-Ionen seien nur sehr locker an die Indium-Beschichtung gebunden. Sie bildeten eine Legierung mit dem Indium, dadurch könnten sie sich sehr rasch entlang der Schicht bewegen, bevor sie diese durchqueren und sich auf der darunterliegenden Lithiumelektrode abscheiden. In kompletten Zellen mit kommerziellen Kathoden sollen die neuartigen Indium-Lithium-Hybridelektroden über mehr als 250 Zyklen stabil bei einem etwa 90-prozentigem Erhalt der Kapazität arbeiten.

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