„Frustrierte“Ionen könnten Elektroautos sicherer machen

Neuer Erfolg bei Akku-Entwicklung.

Festkörperbatterien sind die zurzeit vielversprechendste Technologie, um der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen. Batterien mit festen Elektrolyten, in denen sich Lithium-Ionen zwischen den Elektroden bewegen, sind somit der Heilige Gral der Festkörperbatterieforschung. Anders als aktuelle Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten haben sie eine höhere Energiedichte und sind aufgrund ihrer nicht entflammbaren Komponenten deutlich sicherer. Denn flüssige Bestandteile von Akkus sind brennbar und können unter ungünstigen Umständen explodieren.

Allerdings fehlten bisher geeignete Materialien mit einer ähnlich hohen Ionenleitfähigkeit wie sie flüssige Elektrolyte besitzen. Nun stellten Forscher der TU Graz, der TU München und der belgischen Universite´ catholique de Louvain im Fachmagazin Chem (17. 7.) einen neuen Festelektrolyten vor. Die Werte der Lithium-Ionen-Mobilität des kristallinen Ionenleiters (LTPS) übertreffen jene bisheriger Spitzenkandidaten. Erstellt wurde die Studie in Zusammenarbeit mit dem Autohersteller Toyota.

Das Grazer Team um Martin Wilkening vom Institut für Chemische Technologie, Leiter des Christian-Doppler-Labors für LithiumBatterien, hat die errechnete Ionenbewegung mithilfe von Kernresonanzspektroskopie experimentell bestätigt. Selbst bei minus 250 Grad konnten noch mobile Ionen registriert werden. LTPS zeigt eine ungewöhnliche Kristallstruktur, die sich durch sogenannte geometrische Frustration auszeichnet. Sie bietet keine energetisch stark begünstigten Verweilplätze für Ionen, was zu einer sehr hohen Lithiumbeweglichkeit führt. (APA/cog)