Schnelleres Laden von Lithium-Akkus dank festem Elektrolyten

26. Februar 2018, 16:46 Uhr
Schema des neuartigen Elektrolyten. Bild: Joel Varley / Lawrence Livermore National Laboratory.
Schema des neuartigen Elektrolyten. Bild: Joel Varley / Lawrence Livermore National Laboratory.
Eine für die Praxis besonders relevante Frage ist, wie schnell sich Lithium-Ionen-Akkus laden lassen. Aus diesem Grund ist dieser Aspekt einer der aktuellen Forschungsschwerpunkte. Festkörper-Elektrolyten sollen nicht nur eine kürzere Ladezeit, sondern durch mangelnde Brennbarkeit auch mehr Sicherheit bieten.

Neuigkeiten zu Lithium-Akkus glänzen vor allem durch einen Aspekt: Viele der an Universitäten und sonstigen Einrichtungen erforschten Verbesserungen werden es wohl nie in die Praxis schaffen, sondern in der Versenkung verschwinden. Trotzdem ist es spannend, was sich in diesem zukunftsträchtigen Feld so alles tut. Akkus mit Festkörper-Elektrolyten dürften zu den Errungenschaften gehören, die durchaus Potential haben.

Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory und des National Institute of Standards and Technology beschäftigen sich mit neuartigen Akkus mit festem Elektrolyt. Dabei wurden einige Brom- durch Kohlenstoffatome ausgetauscht. Durch diese Manipulation können sich Lithium-Ionen schneller zu bewegen, was letztlich in einer erwünschten höheren Ladegeschwindigkeit resultiert.

Die größte Schwierigkeit bei der Entwicklung von Festkörperakkus ist der Elektrolyt, da oft die Beweglichkeit der Ladungsträger eingeschränkt wird. Weitere Problemfelder betreffen die Langzeitstabilität und das technische Handling. Einige Aspekte widersprechen sich teilweise: Damit die Lithium-Ionen schnell passieren können, muss der Elektrolyt dünn sein, was das Handling und die Stabilität beeinträchtigt. Laut den Forschern bietet das Material Closo-Boran einen Ausweg aus diesen Dilemmata. Hier sitzen Bor-Wasserstoff-Moleküle an den Ecken eines Vielecks (Oktaeder oder Ikosaeder). Borane gehören zwar zu den elektrochemisch stabilen Materialien, doch haben sie Probleme bezüglich thermischer Stabilität und Punkten, die eine mögliche hohe Zyklenzahl betreffen.

Eine Lösungsstrategie ist nun, einzelne Boratome in Boronen durch Kohlenstoffatome auszutauschen. Resultat ist eine Art Salz, die aus positiven Lithium-Kationen und negativen Closo-Boran-Anionen besteht. Durch das Kohlenstoffatom wird ein Boron zu einem Dipol, der Lithium-Ionen besser passieren lässt. Im Moment wird weiter an der Optimierung des neuen Elektrolyten gearbeitet. Ob wir also in absehbarer Zeit reale Festkörper-Akkus auf Boron-Basis sehen werden, steht wie so oft noch in den Sternen.
 
Kommentare werden geladen...
Verwandte Artikel