Schweizer Technologie: Forscher entwickeln dehnbaren Elektrolyten
Ein neues Material aus der Schweiz könnte Festkörperbatterien sicherer, langlebiger und sogar flexibel machen.
Das Wichtigste in Kürze
- Empa-Forschende entwickeln einen elastischen Elektrolyten für Festkörperbatterien.
- Das Material könnte Kurzschlüsse verhindern und Batterien langlebiger machen.
- Denkbar sind flexible Akkus etwa für medizinische Implantate.
Festkörperbatterien gelten als mögliche nächste Generation von Akkus. Sie verzichten auf brennbare Flüssigkeiten im Innern und sind deshalb sicherer als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Forschende der Empa haben nun einen neuen Elektrolyten entwickelt, der eine wichtige Schwäche dieser Technologie lösen könnte.
Der Elektrolyt ist das Material zwischen den beiden Elektroden einer Batterie. Er sorgt dafür, dass geladene Teilchen – sogenannte Ionen – zwischen Anode und Kathode wandern können. Genau dieser Bestandteil bereitet bei Festkörperbatterien oft Probleme.
Elastisches Material statt starrem Feststoff
Die meisten festen Elektrolyte bestehen aus spröden Materialien. Das Team der Empa setzt stattdessen auf ein elastisches Polymer auf Silikonbasis. Durch eine chemische Modifikation kann dieses Material Ionen leiten und bleibt gleichzeitig flexibel.
Diese Elastizität bringt einen entscheidenden Vorteil: Beim Laden und Entladen verändern Batterien ihr Volumen. Dabei entstehen oft kleine Hohlräume zwischen Anode und Elektrolyt, was die Leistung verschlechtert. Der neue Elektrolyt kann sich dehnen und diese Lücken ausgleichen.
Ein weiteres Problem moderner Batterien sind sogenannte Dendriten – feine, baumartige Strukturen aus Lithium. Sie können durch den Elektrolyten wachsen und einen Kurzschluss verursachen.
Der feste, aber elastische Elektrolyt wirkt diesem Effekt entgegen. Er ist stabil genug, um das Wachstum solcher Strukturen zu bremsen, und gleichzeitig flexibel genug, um mechanische Spannungen auszugleichen.
Flexible Akkus für Medizin und Elektronik
Die Forschenden sehen auch neue Anwendungen für ihr Material. Da der Elektrolyt weich und formbar ist, könnten künftig flexible Batterien entstehen. Solche Akkus wären etwa für medizinische Implantate interessant. Heute sind viele Batterien in Geräten wie Herzschrittmachern hart und sperrig. Weichere Energiespeicher könnten angenehmer für Patientinnen und Patienten sein.
Das Material lässt sich zudem zu sehr dünnen Schichten verarbeiten und wäre laut den Forschenden auch für eine industrielle Produktion geeignet. Nun arbeitet das Team daran, die Leistungsfähigkeit weiter zu steigern und Partner aus der Industrie zu finden.
