SK On meldet Fortschritte bei Feststoffbatterien
Den neuartigen Polymer-Elektrolyten namens „SIPE“ (single-ion conducting polymer electrolyte) hat SK On zusammen mit einem Forschungsteam der University of Texas entwickelt. Der Batteriekonzern geht davon aus, dass der Elektrolyt „wesentlich zur Verbesserung der Leistung von Festkörperbatterien beitragen und die Entwicklung von Festkörperbatterien beschleunigen wird“. Die Forschungsergebnisse wurden dieser Tage im „Journal of Electrochemical Society“ veröffentlicht.
Polymer-Elektrolyte gelten als die nächste Generation fester Batteriematerialien mit niedrigen Kosten und einfacher Herstellung. Allerdings haben sie im Vergleich zu Elektrolyten auf Oxid- und Sulfidbasis eine geringere Ionenleitfähigkeit, was bedeutet, dass sie in der Regel nur bei hohen Temperaturen von 70 bis 80 Grad Celsius funktionieren. Die Überwindung dieser Einschränkung bezeichnet SK On als eine der größten Herausforderungen im Bereich der Feststoffakkus.
Die Koreaner haben deshalb bei ihrer Forschung Wert auf die Verbesserung der Ionenleitfähigkeit und der Lithium-Ionen-Übertragungszahl gelegt – und das Temperaturproblem nach eigenen Angaben auf diese Weise gelöst: „Im Vergleich zu bestehenden Polymer-Elektrolyten hat SIPE die Ionenleitfähigkeit bei Raumtemperatur um etwa das Zehnfache (1,1×10-4S/cm) und die Lithium-Ionen-Übertragungszahl von 0,2 auf 0,92 erhöht, was fast einer Verfünffachung entspricht. Diese Verbesserungen ermöglichen den Betrieb bei Raumtemperatur.“
Außerdem gibt SK On an, auch Lösungen für den bei Polymer-Elektrolyten typischerweise hohen Kapazitätsverlust während des HPC-Ladens (aufgrund der geringen Ionenleitfähigkeit) gefunden zu haben. Die Forscher präzisieren, dass Batterien mit SIPE in den eigenen Experimenten 77 Prozent ihrer Entladekapazität bei hoher Lade- und Entladerate (2C) im Vergleich zu niedriger Lade- und Entladerate (0,1C) beibehalten hätten. Außerdem soll SIPE eine hohe mechanische Beständigkeit aufweisen, die eine Massenproduktion ermöglicht, und über eine hohe thermische Stabilität verfügen, die Temperaturen von über 250 Grad Celsius standhält.
„Basierend auf den Ergebnissen dieser Forschung erwarten wir, die Entwicklung von Festkörperbatterien mit Polymer-Elektrolyten zu beschleunigen“, sagt Kim Tae-kyung, Leiter des SK On’s Next Generation Battery R&D Office. „SK On wird die Wachstumschancen im Bereich der Batterien der nächsten Generation nutzen, indem wir unseren Wettbewerbsvorteil bei neuen Materialtechnologien ausspielen.“ Angewendet werden könne SPIE etwa in Hybrid-Feststoffbatterien der nächsten Generation, in denen dann auch die Ladegeschwindigkeit und die Leistung bei niedrigen Temperaturen besser werden soll.
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