Forscher stellten sicheren Akku-Prototyp vor

In Smartphones oder Elektroautos liefern Lithium-Ionen-Akkus die Energie. Bei falschem Umgang können sie explodieren, Forscher suchen deshalb nach Alternativen: Der Prototyp eines Festkörperakkus wurde nun in der Schweiz vorgestellt.

Statt auf Lithium basiert der Akku auf Natrium, was ihn kostengünstiger macht, wie die Forschungsanstalt Empa am Donnerstag mitteilte. Forscher um Hans Hagemann von der Universität Genf und Arndt Remhof von Empa stellten ihre Innovation im Fachblatt „Energy and Environmental Science“ vor.

Soll mehr Leistung bringen

Akkus bestehen aus zwei Elektroden (Anode und Kathode) und einem - in der Regel - flüssigen Elektrolyten, durch den die geladenen Teilchen wandern. Beim Aufladen können sich sogenannte Lithiumdendriten bilden, die mikroskopisch kleinen Stalagmiten ähneln, hieß es in der Mitteilung.

Da diese Dendriten einen Kurzschluss auslösen und ein Brandrisiko darstellen könnten, nutze man in handelsüblichen Akkus als Elektrodenmaterial nicht metallisches Lithium, sondern Graphit, weil dies sicherer sei. Das senke allerdings die gespeicherte Energiemenge.

Das Problem lässt sich mit Festkörperakkus umgehen: Ein fester Elektrolyt unterbindet nämlich die Bildung von Dendriten. Das ermöglicht wiederum den sicheren Einsatz von metallischen Elektroden und damit höhere Energiedichten, sprich: leistungsfähigere Akkus.

Nicht brennbar

In dem nun vorgestellten Prototyp verwendeten die Forschenden den borhaltigen Stoff closo-Boran als Elektrolyt, weil Natriumionen darin relativ frei beweglich sind, und er im Gegensatz zu flüssigen Elektrolyten nicht brennbar ist.

Um ihn optimal mit den beiden Elektroden zu verbinden, lösten die Wissenschaftler einen Teil des closo-Boran-Elektrolyten in einem Lösungsmittel und fügten das Material für die Kathode (Minuspol) hinzu. So stellten sie ein Pulver her, das sie anschließend mit dem restlichen Elektrolytenmaterial und der Anode aufschichteten. Schließlich pressten sie diese Schichten zu einer festen Batterie zusammen.

Noch keine Marktreife

Erste Tests des Prototypen waren laut den Forschenden vielversprechend, von der Marktreife ist der neue Akku allerdings noch ein gutes Stück entfernt. Nach 250 Lade- und Entladezyklen waren noch 85 Prozent der Speicherkapazität vorhanden. Für eine kommerzielle Version des Akkus müssten es aber 1.200 Zyklen sein.

Außerdem hält der Prototyp bisher nur einer Spannung von drei Volt stand - für feste Elektrolyte bereits sehr gut, aber für den Einsatz im Alltag noch zu wenig. Daher arbeiten die Wissenschaftler an weiteren Verbesserungen.

science.ORF.at/APA/sda

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