Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und der Universität Münster haben eine Feststoffbatterie mit einer Anode aus reinem Lithium vorgestellt. Möglich wurde dies durch eine Polymerschicht.
Komponenten der Lithium-Festkörperbatterie mit Hybridelektrolyt
Forschungszentrum Jülich | T. Schlößer
Die Lithium-Festkörperbatterie wurde von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Münster entwickelt. Der Einsatz einer Lithium-Anode ermöglicht eine Polymerfolie, die zwischen Anode und Elektrolyt eingebaut wurde. Das spezielle Polymer zählt zu der Klasse der Polyphosphazene, die Folie wurde am Helmholtz-Institut Münster entwickelt. "Sie verhindert, dass der keramische Elektrolyt in direkten Kontakt mit dem metallischen Lithium an der Anode kommt. So werden schädliche Prozesse wie die Dendritenbildung und chemische Veränderungen des keramischen Elektrolyten unterbunden, die die Funktion der Batterie beeinträchtigen", erklärt Hermann Tempel vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-9).
Die Lithium-Anode bietet eine höhere Energiedichte der sich in einem frühen Entwicklungsstadium befindenden Feststoffbatterie. Sie kommt, bezogen auf beide Elektroden, auf eine Energiedichte von 460 Wh/kg. Einen Nachteil hat die Polymerschicht: Sie hemmt den Stromfluss und wirkt sich nachteilig auf die Ladezeit aus.
Feststoffbatterien bieten viele Vorteile
Festkörperbatterien können mehr Energie speichern und gelten als sicherer, zuverlässiger und langlebiger als aktuelle Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyt. "Ziel war es, unser Konzept für eine Festkörperbatterie so zu erweitern, dass der stabile Betrieb mit einer Lithium-Anode möglich wird, und das haben wir geschafft", sagt Tempel. Sie funktioniert derzeit unter Laborbedingungen, ist aber noch nicht geeignet für praktische Anwendungen.