HomeNewsletterAboSpringer Automotive MediaMediadatenKontakt

Home > Aktuell > Nachrichten

Neues Speichermaterial verbessert Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterie

Dass die rein technologische Entwicklung in der Batterieforschung für die Entwicklung leistungsfähiger Energiespeicher nicht mehr genügt, zeigen Wissenschaftler der TU Graz. So haben die Forscher des Instituts für Chemische Technologie von Materialien ein neues Verfahren entwickelt, das Silicium für Lithium-Ionen-Batterien nutzbar macht. Durch die etwa zehnmal höhere Lithium-Ionen-Speicherfähigkeit des neuen Materials erhoffen sich die Grazer eine deutliche Verbesserungen für die Nutzer. Ihre Erkenntnisse - entstanden im Rahmen des EU- Projekts "NanoPoliBat" (Nano Materials for Polymer Lithium Batteries) - haben die Forscher kürzlich gemeinsam mit Kooperationspartner Varta Microbattery zum Patent eingereicht.

Im neu entwickelten Verfahren setzen die Forscher ein siliciumhaltiges Gel ein und bringen es auf Graphit als Trägermaterial auf. "Dabei wirkt der Graphit als Puffer, um die großen Volumsänderungen des Siliciums bei der Lithium-Ionen-Aufnahme und -abgabe abzufedern", erklärt Batterieforscher Stefan Koller, der sich im Rahmen seiner Dissertation mit dem Thema befasst hat. Denn bei herkömmlichen Silicium-Elektroden würde eine große Lithium-Aufnahme auch große Volumenänderungen von mehr als 300 % bedingen. Diese dimensionelle Instabilität führe schnell zur Dekontaktierung des Siliciums und deshalb zu Kapazitätsverlusten. Durch neue Synthesewege ist es den Forschern gelungen, aus einem Silan-Precursor direkt auf einem Graphitkern ein nanostrukturiertes Komposit mit amorphem Silicium herzustellen. Über die Nano-Strukturierung sollen die Dimensionsänderungen besser verkraftet werden und der weitgehend dimensionsstabile Graphit eine mechanische Pufferwirkung zwischen den Silicium-Zentren ausüben.

Das neue Trägermaterial für elektrochemische Reaktionen, das Koller nach eigenen Angaben gemeinsam mit seinen Projektpartner von Varta Microbattery, dem Fraunhofer-Institutfür SiliCatforschung, der Universität von Amiens sowie der Universitätvon Cordoba kostengünstig entwickelt hat, könne damit bei unveränderter Lebensdauer mehr als die doppelte Menge an Lithium-Ionen speichern. Diese Technik soll weit günstiger sein als bisher bekannte, bei denen das Silizium aus der Gasphase abgeschieden wird. "Herausforderung bleibt die schlechte Speicherdichte der Materialien in der Gegenelektrode in der gesamten Batterie, aber auch daran forschen wir bereits intensiv", erklärt der Batterieforscher und ergänzt: "Für die Entwicklung der nächsten Generation ist eine echte Revolution nötig. Wir brauchen neue Speichermaterialien für Lithium-Ionen-Batterien".
(Foto: TU Graz/Lunghammer)
Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte