Karlsruher Institut für Technologie

Ein völlig neues Konzept haben KIT-Wissenschaftler um Dr. Maximilian Fichtner am Institut für Nanotechnologie entwickelt. Sie verwenden neuartige Komposit-Elektroden, bei denen die Kathode im Wesentlichen aus einer Metall-Fluorid-Verbindung besteht, während die Hauptkomponente der Anode ein Metall ist. Die heutige Lithium-Ionen-Batterie kann nur bis zu einem Elektron pro schwerem Gerüstatom der Elektrode speichern, dagegen können mit Hilfe der Fluorid-Ionen bis zu drei Ladungsträger gespeichert werden. An den Elektroden wird dann entweder ein Metallfluorid gebildet, oder es werden umgekehrt Fluorid-Ionen freigesetzt, so dass wieder das Metall entsteht. „Damit lassen sich theoretisch Energiedichten erreichen, die bis zu zehn Mal so hoch sind wie die der gegenwärtigen Lithium-Ionen-Batterien“, erklärt Fichtner. Das Prinzip funktioniert, im Detail wartet aber noch viel Entwicklungsarbeit auf die Forscher: Die Anfangskapazität des Batteriesystems, die Lebensdauer und die Zyklenstabilität müssen noch verbessert werden. Auch der Feststoff-Elektrolyt, der den Ladungstransport zwischen den Elektroden ermöglicht, erfüllt seine Funktion nur bei höherer Betriebstemperatur. „Wir arbeiten an der Entwicklung neuartiger Fest- und Flüssigelektrolyte, damit die Batterie auch bei Raumtemperatur eingesetzt werden kann“, sagt Fichtner.

KIT/Red.