Batterien auf molekularer Ebene beim Laden beobachten

Ein neues Messinstrument macht Energieumwandlung und Alterung in Energiespeichern auf molekulare Ebene sichtbar – mithilfe von Synchrotronstrahlung. Entwickelt wurde es vom KIT und der Universität Münster.

Mit dem vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Münster entwickelten Messinstrument lassen sich molekulare Vorgänge während des Betriebs eines Energiespeichers in Echtzeit und quasi unter nasschemischen Normalbedingungen spektroskopisch untersuchen. Aufgebaut wurde das NAPXAS (Near Ambient Pressure X-ray Absorption Spectroscopy) genannte Instrument an der Weichröntgen-Analytik-Anlage am Karlsruhe Research Accelerator (KARA).

Bei der Messung kommt die am Teilchenbeschleuniger erzeugte elektromagnetische Strahlung zum Einsatz. Laut KIT eignet sich insbesondere die weiche Röntgenstrahlung mit Wellenlängen von bis zu 2 nm optimal für die Forschung an elektrochemischen Speichern. Bislang war sie aber nur bedingt einsetzbar.

Kapazität von Li-Ionen-Speichern erhöhen

In einer ersten Forschungsarbeit mit dem Messinstrument wollen Forschende der Universität Münster verstehen, was die Energiespeicherkapazität von Lithium-Ionen-Batterien auf atomarer Ebene begrenzt, und wie sich diese Grenzen überwinden lassen. Nach Abschluss der Testphase sollen zudem Forschende aus aller Welt das Messinstrument nutzen können.