Sichere Akkus 31.07.2019, 14:30 Uhr

Forscher stellen neuen Festelektrolyten vor

Hohe Energiedichte und hoher Wirkungsgrad sind Vorteile von Lithium-Batterien. Die flüssigen Bestandteile in den Akkus sind allerdings brennbar und können unter ungünstigen Umständen Feuer fangen und explodieren. Ein neuartiger Festelektrolyt soll das verhindern.
Eine neue Klasse von Festelektrolyten für die Feststoffbatterie von morgen: kristallin, aber in der Ionenbeweglichkeit ähnlich wie Flüssigelektrolyte.
(Quelle: Lunghammer/TU Graz)
Sogenannte Feststoffbatterien könnten eine Alternative zu den leicht entflammbaren Lithiumionen-Akkus darstellen. Sie enthalten keine flüssigen Elektrolyten, die bei falschem Umgang auslaufen und in Brand geraten können. Bisher fehlten jedoch Materialien, die eine ähnlich hohe Ionenleitfähgkeit wie flüssige Elektrolyte besitzen.
Forschende haben im Fachjournal «Chem» einen kristallinen Ionenleiter mit einer Lithium-Ionenmobilität vorgestellt, welche die Werte bisheriger Spitzenkandidaten übertreffen, wie es in einer Mitteilung der TU Graz heisst.
Das neue Ionenleitermaterial ist ein Lithium-Titanthiophosphat (LTPS) und hat die Summenformel LiTi2(PS4)3. Seine ungewöhnliche Kristallstruktur zeichne sich durch sogenannte «geometrische Frustration» aus. Das heisst, dass sie - anders als herkömmliche Ionenleiter - keine energetisch stark begünstigten «Verweilplätze» für Ionen biete.
Diese sind mit ihrem jeweiligen Platz sozusagen permanent unzufrieden: «frustriert». Wie die Berechnungen der Gruppe um Geoffrey Hautier von der belgischen Université catholique de Louvain zeigten, führt gerade diese energetische Frustration der Ionen zu einer hohen Ionenmobilität.


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