Festkörperbatterien sind vielversprechend für die Zukunft des elektrischen Fahrens. Durch die Verwendung eines festen Elektrolyten anstelle eines flüssigen Elektrolyten, der Substanz, die Anode und Kathode verbindet, könnte eine viel größere Energiemenge gespeichert werden. Solche Akkus würden sich auch deutlich schneller laden lassen. Darüber hinaus sind Festelektrolyte nicht brennbar, ein Problem, das immer noch Lithium-Ionen-Batterien betrifft.

Doch bislang erweist es sich als schwierig, kommerziell attraktive Festkörperbatterien zu entwickeln. Schließlich bleibt der Produktionsprozess sehr teuer. Nach Angaben der Japan Science and Technology Agency kostet die Produktion derzeit zwischen 400 und 2.250 Euro pro Kilowattstunde, bei Lithium-Ionen-Batterien 90 Euro.

Sicher und langlebig

Doch selbst wenn die Kosten gesenkt werden können, bleibt ein großes Problem bestehen: Festkörperbatterien funktionieren bereits nach wenigen hundert Ladezyklen nicht mehr. Dies liegt daran, dass sich die Elektroden beim Laden der Batterie ausdehnen und zusammenziehen, wodurch sie schließlich vom Elektrolyten befreit werden.

Chinesische und deutsche Forscher denken die Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Energy & Environmental Science, für die Lösung dieses Problems. Sie haben einen nitratbasierten Zusatzstoff entwickelt, der es ermöglicht, „sehr sichere, langlebige und einfach herzustellende“ Batterien herzustellen. Der Zusatz sorgt dafür, dass die im Elektrolyten verwendeten Materialien besser zusammenpassen und länger wirken.

Billigere Produktion

Das Material wurde an verschiedenen Batterietypen getestet. Den Forschern ist es insbesondere gelungen, Zellen zu entwickeln, die mehr als 2.000 Ladezyklen überstehen. Das Material wurde auch zur Herstellung von Lithium-Schwefel-Zellen mit hoher Energiedichte verwendet. Je höher die Dichte, desto mehr Energie kann eine Zelle speichern.

Der Einsatz von Schwefel würde auch die Herstellung von Batterien kostengünstiger machen, da dieses Material auf der Erde in großen Mengen vorhanden ist. Die Wissenschaftler sagen, dass ihre Batterie mit ähnlichen Produktionsmethoden wie herkömmliche Batterien hergestellt werden kann.

Laut Professor Francesco Ciucci von der Universität Bayreuth stellt diese Entdeckung einen großen Durchbruch in der Batterietechnologie dar. „Diese Forschung unterstreicht die Bedeutung des molekularen Strukturdesigns für die Schaffung wirksamer Additive für quasi-feste Elektrolyte.“

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