Neue Batterie lädt sich in Minutenschnelle

Eine Batterie, die sich minutenschnell auflädt und mehrfach grössere Mengen an elektrischer Energie speichert, haben Forscher der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) entwickelt. Die Lithium-Metall-Batterie übersteht 6.000 Lade- und Entladezyklen, hat also eine Lebensdauer, die die der heutigen Stromspeicher deutlich übertrifft.

"Lithium-Metall-Anodenbatterien gelten als der heilige Gral der Batterien, weil sie die zehnfache Kapazität kommerzieller Graphitanoden haben und die Fahrstrecke von Elektrofahrzeugen drastisch verlängern könnten. Unsere Forschung ist ein wichtiger Schritt hin zu praxistauglicheren Festkörperbatterien für industrielle und kommerzielle Anwendungen", sagt SEAS-Materialwissenschaftler Xin Li.

Eines der grössten Hindernisse bei der Realisierung dieser 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. Li und sein Team verhindern die Dendritenbildung, indem sie in die Anode mikrometergrosse Partikel aus Silizium einbringen. Diese verhindern, dass sich Lithiumionen auf der Anode ansiedeln.

Die Forscher haben eine Batterie gebaut, die 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. Der Weg hin zur E-Auto-Batterie ist allerdings noch weit.