Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Batterien, die weder auslaufen noch brennen

Harte Schale, harter Kern

19.06.2017

Empa

Flüssige Lithium-Ionen-Akkus bergen Gefahren. Sie können Auslaufen oder sich bei Überhitzung rasch entzünden. So genannte Festkörper-Lithium-Ionen-Akkus sind eine Möglichkeit, diese Gefahren zu mindern. Allerding sind diese Batterien punkto Leistungsfähigkeit (noch) nicht auf dem Niveau ihrer flüssigen Pendants. Nun aber haben Forschende der Empa einen Festkörper-Elektrolyten entwickelt, der mit flüssigen Elektrolyten mithalten kann.

Die Ansprüche an einen Elektrolyten sind hoch: Er muss leitfähig sein, eine hohe Spannung aushalten und über eine längere Zeit elektrochemisch und thermisch stabil bleiben. Das gilt für Flüssigelektrolyte wie für Festkörperelektrolyte. Letztere gibt es zwar bereits auf dem Markt, allerdings noch nicht als Massenprodukte – und das, obwohl sie als sicherer gelten als ihr flüssiges Äquivalent. Denn sie haben einen gravierenden Nachteil: Sie erreichen noch nicht dieselbe hohe Leitfähigkeit wie Flüssigelektrolyte.

Bis vor kurzem zumindest. Einem Empa-Forscherteam rund um Arndt Remhof aus der Abteilung «Materials for Energy Conversion» ist es nämlich vor kurzem gelungen, einen Festkörperelektrolyten zu entwickeln, der eine ähnlich hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Als Material nutzte die Gruppe Amid-Borohydrid – ein komplexes Hydrid, das neben Oxiden und Thiophosphaten in Festkörperelektrolyten verwendet wird. «Damit konnten wir die Materialklasse der komplexen Hydride auf ein neues Level heben», erklärt Remhof nicht ohne Stolz. Das bedeutet: Die Leitfähigkeit des an der Empa entwickelten Festkörperelektrolyten ist bei Raumtemperatur vergleichbar mit einem Flüssigelektrolyten. Auch ist der neuartige Festkörper-Elektrolyt selbst bei Temperaturen von bis zu 150 Grad Celsius stabil – Flüssigelektrolyten wären bei derart hohen Temperaturen ein Sicherheitsrisiko.

Höhere Spannungen aushalten

Noch steckt das Projekt allerdings in den Kinderschuhen und hat mit einigen Schwierigkeiten zu kämpfen. So hält das Borohydrid bislang erst eine Spannung von gut einem Volt stand. Das ist zu wenig für eine markttaugliche Batterie. Um dieses Problem anzugehen sind die Forschenden nun dabei, alternative Borverbindungen zu entwickeln – und haben damit auch bereits eine Spannung von drei Volt erzielt. Somit sind die ersten Schritte getan, um zukünftig die flüssigen Lithium-Ionen-Batterien durch Festkörper-Akkus zu ersetzen, wie die Forschenden im kürzlich erschienen Paper des Magazins Advanced Energy Materials bekannt gaben.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Empa
  • News

    Preisgünstige Batterien aus Abfall-Graphit

    Lithium-Ionen-Akkus sind brennbar, und der Preis für den Rohstoff steigt. Gibt es Alternativen? Ja: Forscher der Empa und der ETH haben vielversprechende Ansätze entdeckt, wie man Batterien aus Abfall-Graphit und Schrott-Metallen herstellen könnte. Kostiantyn Kravchyk arbeitet in Forschung ... mehr

    Ein Papier, das Kupfer aufspürt

    Ein Empa-Team hat einen Biosensor entwickelt, der günstig, einfach und schnell erhöhte Kupferwerte messen kann. Kupfer ist – genau wie andere Schwermetalle – problematisch für Mensch und Umwelt. Das Träger­material für den Sensor – mikrofibrillierte Zellulose – ist ebenfalls eine ­Empa-Entw ... mehr

    Neues, ungiftiges Flammschutzmittel vor Markteintritt

    Chemiker der Empa haben einen neuen Syntheseweg für umweltfreundliche Flammschutzmittel entwickelt und patentiert. Diese sind für Matratzen und Polstern geeignet. Anders als bisherige Flammschutzmittel aus chlorhaltigen Chemikalien ist die neue Stoffklasse ungiftig und effizient. Zwei Indus ... mehr

  • Videos

    Nanozellulose-Schwämme gegen ausgelaufenes Öl

    Mit Nanozellulose gegen die Ölverschmutzungen in Gewässer. Empa-Forschenden ist es gelungen, einen Nanozellulose-Schwamm herzustellen, der Öl im Wasser aufsaugt und immer noch schwimmt. So könnte man in Zukunft ganz einfach ausgelaufenes Öl im Wasser entfernen. mehr

    Brennstoffzellen: «Saubere» Mobilität dank Wasserstoff

    Wasserstoff wird oft als «Benzin der Zukunft» bezeichnet. Die Postauto Schweiz AG betreibt versuchsweise eine Wasserstofftankstelle in Brugg AG für ihre Brennstoffzellen-Busse. An diesem Projekt beteiligt sich die Empa in Beratungsfunktion. Sie untersucht die Effizienz der Wasserstoffproduk ... mehr

    Warum Handy-Akkus explodieren

    Akkus von Laptops oder Mobiltelefonen können sich nach einer gewissen Nutzungsdauer aufblähen oder gar explodieren. In einem Empa-Labor wird gezeigt, was dabei geschieht. mehr

  • Forschungsinstitute

    Empa - Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research

    mehr

    Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)

    Die Empa ist eine interdisziplinäre Forschungs- und Dienstleistungsinstitution für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung innerhalb des ETH-Bereichs. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Empa orientieren sich an den Anforderungen der Industrie und den Bedürfnissen der ... mehr

    Empa

    Die Empa ist eine interdisziplinäre Forschungs- und Dienstleistungsinstitution für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung innerhalb des ETH-Bereichs. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Empa orientieren sich an den Anforderungen der Industrie und den Bedürfnissen der ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.