Damit die Handybatterie nicht explodiert – Trockenakku für mehr Sicherheit

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ETH Zürich

Höhere Temperaturen für größere Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus

So hergestellte Akkus könnte man theoretisch bei normaler Umgebungstemperatur betreiben, sagt Semih Afyon, ehemaliger Wissenschaftler in Rupps Gruppe und heute Professor am Izmir Institute of Technology in der Türkei. Wirklich gut funktionieren sie im gegenwärtigen Entwicklungsstand allerdings erst bei etwa 95 Grad. „Die Lithium-Ionen können sich dann besser im Akku bewegen“, so Afyon.

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Diesen Umstand könnte man beispielsweise in Batterie-Speicherkraftwerken nutzen, die überschüssige Energie speichern und zeitversetzt abgeben können. „In vielen Industrieprozessen entsteht heute Abwärme, die ungenutzt verpufft“, sagt Afyon. „Indem man Batterie-Speicherkraftwerke mit Industrieanlagen koppelt, könnte man die Abwärme nutzen, um das Speicherkraftwerk bei optimalen Temperaturen zu betreiben.“

Neue Dünnschichtakkus

„Viele derzeitige Festkörperakku-Forschungsprojekte fokussieren sich auf die Verbesserung der Elektrolyte“, sagt Afyon. Es gebe nur wenige Studien wie diese, in der Wissenschaftler einen ganzen Festkörper-Akku zusammenbauen – mit den Methoden, die auch in der industriellen Produktion zum Einsatz kommen – und testen.

„Wir haben in dieser Arbeit erstmals einen ganzen Lithium-Ionen-Akku mit einem festen Lithiumgranat-Elektrolyten und einem festen Minuspol aus einem Oxid hergestellt. Damit haben wir gezeigt, dass es möglich ist, mit Lithiumgranat ganze Batterien zu bauen“, sagt ETH-Professorin Rupp. Dank diesem festen Elektrolyten könne man nicht nur Batterien bei höheren Temperaturen betreiben, sondern auch Dünnschichtakkus bauen. Darunter solche, die man direkt auf Siliziumchips platzieren könne.

„Diese Dünnschichtakkus könnten die Energieversorgung von tragbaren Elektronikgeräten revolutionieren“, sagt Rupp. In weiterer Forschung verfolge sie und ihr Team diesen Ansatz weiter. Dazu arbeiteten sie auch mit Industriepartnern zusammen sowie dem Paul Scherrer Institut und der Empa. In den unmittelbar nächsten Schritten wird es darum gehen, den Akku zu optimieren, insbesondere die Leitfähigkeit an der Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche weiter zu erhöhen.

Originalpublikation: Van den Broek J, Afyon S, Rupp JLM: Interface-Engineered All-Solid-State Li-Ion Batteries Based on Garnet-Type Fast Li+ Conductors. Advanced Energy Materials 2016, 1600736, doi: 10.1002/aenm.201600736

* F: Bergamin: ETH Zürich, 8092 Zürich/Schweiz

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