Deakin University Nicht entflammbare Lithiummetall-Batterie entwickelt

Auf Basis einer ionischen Flüssigkeit als Elektrolyt haben Forscher der Deakin University eine wiederaufladbare Lithiummetall-Batterie entwickelt, die kein Risiko von unkontrollierbaren thermischen Ereignissen bergen soll. Diese könnte eine brauchbare Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus darstellen.

Eine Amperestunde Kapazität hat der Prototyp einer Lithiummetall-Pouch-Zelle, die Forscher vom Institute for Frontier Materials der Deakin University unter der Leitung der Professoren Maria Forsyth und Patrick Howlett entwickelt haben.

»In den letzten 30 Jahren haben Forscher an der Deakin und der Monash University an einer neuen Klasse von Elektrolytmaterial gearbeitet, die als ionische Flüssigkeit bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um ein Salz, das bei Raumtemperatur flüssig ist«, so Professor Howlett, der das Battery Technology Research and Innovation Hub (BatTRI-Hub) leitet. Er ergänzt: »Ionische Flüssigkeiten sind feuerbeständig und nicht flüchtig. Somit explodieren sie im Gegensatz zu den Elektrolyten, die derzeit in Lithium-Ionen-Zellen beispielsweise von Samsung und Tesla verwendet werden, bei Beschädigung der Zelle nicht. Und nicht nur das. Sie arbeiten bei höheren Temperaturen sogar besser, sodass keine teuren und aufwendigen Kühlsysteme erforderlich sind, um zu verhindern, dass die Batterien überhitzen.«

Abgesehen von diesen Vorteilen ist der Aspekt der ionischen Flüssigelektrolyte, der die Forschungsbemühungen des Teams am meisten angeregt hat, ihre außergewöhnliche Fähigkeit, energiedichte Lithiummetall-Elektroden zu zyklisieren. IFM-Forscher Dr. Robert Kerr erklärte dahingehend: »Wenn wir zum Beispiel die Elektroden gegen metallisches Lithium austauschen, können wir die Speicherkapazität über eine bis zu 50 Prozent längere Laufzeiten stabil halten. Wenn wir den Elektrolyten austauschen, können wir aus der Batterie höhere Ströme entnehmen oder sie bei viel höheren Temperaturen betreiben. Allerdings muss der Elektrolyt kompatibel sein, wenn er mit der Elektrode aus reaktionsfreudigem metallischem Lithium in Kontakt kommt.«

Weiter erklärt Dr. Kerr: »Der Einsatz von Elektroden aus metallischem Lithium ist in der Batterieindustrie nicht üblich. Daher weiß man nur wenig darüber, wie diese Zellen in der Praxis am besten herzustellen sind. Die vorliegende Batterie ist das Ergebnis jahrelanger akribischer Bemühungen um Herstellungsprozesse und Details. Dies ist zwar nur ein Zwischenschritt auf dem Weg zu den 1,7-Ah-Zellen, die bald in Produktion gehen sollen, aber es ist ein wichtiger Meilenstein in der Batteriewelt für die Demonstration einer neuen Technologie.«

Die Forscher arbeiten nun daran, diese Erkenntnisse aus dem Labor in unser Mobiltelefon zu überführen.