Forscher schaffen Li-Ion-Batterie mit Gel-Elektrolyt und Mikrosilizium
Die koreanischen Forscher geben an, eine Lösung entwickelt zu haben, um Silizium als Batterieanodenmaterial nutzen zu können. Die Problemstellung: Silizium dehnt sich beim Aufladen aus. Laut den Experten der Pohang University um mehr als das Dreifache. Beim Entladen zieht sich das Material dann wieder auf seine ursprüngliche Größe zusammen. Diese Eigenschaft „beeinträchtigt die Effizienz der Batterie erheblich“, so die Forscher. Zwar löse die Verwendung von Silizium in Nanogröße das Problem zum Teil, aber das anspruchsvolle Herstellungsverfahren für diese winzigen Partikel sei komplex und sehr teuer.
Die koreanischen Wissenschaftler der Universität haben nun nach eigenen Angaben einen Weg gefunden, Silizium in Mikrogröße zu verwenden. Dazu setzen sie einen Gelpolymerelektrolyt ein, der durch seine elastische Struktur gegenüber flüssigen Elektrolyten eine höhere Stabilität gewährleisten soll. Und: „Das Forschungsteam setzte einen Elektronenstrahl ein, um kovalente Bindungen zwischen Mikro-Siliziumpartikeln und Gelelektrolyten zu bilden“, heißt es in einer begleitenden Mitteilung. Diese Bindungen dienten dazu, interne Spannungen durch die Volumenausdehnung des Siliziums zu zerstreuen, wodurch die strukturelle Stabilität verbessert werden konnte.
Als Ergebnis halten die Koreaner fest, dass die Batterie eine hohe Stabilität und eine ähnliche Ionenleitfähigkeit aufweist wie herkömmliche Batterien mit flüssigen Elektrolyten, wobei die Energiedichte um etwa 40 % verbessert werden konnte. Darüber hinaus soll der Herstellungsprozess „unkompliziert“ ausfallen. „Wir haben eine Anode aus Mikrosilizium verwendet, aber wir haben eine stabile Batterie. Diese Forschung bringt uns näher an ein echtes Lithium-Ionen-Batteriesystem mit hoher Energiedichte“, bekräftigt Professor Soojin Park.
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