Eine Batterie, die sich minutenschnell auflädt und deutlich größere Mengen elektrischer Energie speichern kann, haben Forscher der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) entwickelt. Die Lithium-Metall-Batterie hält 6.000 Lade- und Entladezyklen stand und verfügt damit über eine deutlich höhere Lebensdauer als aktuelle Akkus.
Lithium-Metall-Anodenbatterien besitzen etwa die zehnfache Kapazität der heutigen, kommerziellen Graphitanoden und haben und die Fahrstrecke von Elektrofahrzeugen drastisch verringern könnten. Die neue Lösung ist ein wichtiger Schritt hin zu noch praxistauglicheren Festkörperbatterien für industrielle und kommerzielle Anwendungen.
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung dieser neuartigen Batterien ist die Bildung von Dendriten auf der Oberfläche der Anode. Diese Strukturen bohren sich durch den Elektrolyten, was zu einem Kurzschluss oder sogar zu einem Brand führt. Diese Dendriten bilden sich, wenn sich Lithiumionen während des Ladevorgangs von der Kathode zur Anode bewegen und sich an der Oberfläche der Anode festsetzen. Dem Forscherteam der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) um den Materialwissenschaftler Xin Li ist es gelungen, die Dendritenbildung zu verhindern, indem sie in die Anode mikrometergroße Partikel aus Silizium einbringen, die dafür sorgen, dass sich keine Lithiumionen auf der Anode ansiedeln.
Foto Adden Energy ein Harvard-Spin-off, das von Xin Li und drei Kollegen gegründet wurde und die neue Batterie-Technologie in Lizenz von Harvard weiterentwickeln will.
Die von den Forschern produzierte Batterie ist zehn bis 20 Mal größer ist als eine Knopfzelle, wie sie in den meisten Universitätslabors hergestellt wird. Nach 6.000 Zyklen hatte der Akku noch 80 Prozent seiner Kapazität und übertraf damit andere heute auf dem Markt erhältliche Speicher. Das Harvard Office of Technology Development hat eine Lizenz zur Weiterentwicklung der Batterie an Adden Energy gegeben, ein Harvard-Spin-off, das von Li und drei Kollegen gegründet wurde. Nächstes Ziel ist es, eine solche Batterie zu bauen, die groß genug ist, ein Smartphone mit Energie zu versorgen. Bis diese Technologie auch für Automobilbatterien einsetzbar ist, wird allerdings noch einige Zeit dauern.
