16.03.2020
Detaillierte Analyse von zukünftigen Feststoffbatterien publiziert
Hochrangige Veröffentlichung in der Zeitschrift "Nature Energy": Gießener Physikochemiker um Prof. Jürgen Janek und Dr. Felix Richter analysieren die Eigenschaften und Leistungsdaten zukünftiger Feststoffbatterien, gemeinsam mit einer Reihe weiterer Wissenschaftler unter anderem aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), der BASF SE, der BMW AG und der Volkswagen AG.
Die jetzt erschienene Analyse schlägt die Brücke zwischen Messungen an eigenen Feststoffbatterien mit Referenzcharakter und einer umfassenden Bewertung des internationalen Stands der Forschung.
Feststoffbatterien werden heute intensiv als mögliche Weiterentwicklung der bekannten Lithiumionenbatterien erforscht. In Feststoffbatterien wird der bisherige flüssige und organische Elektrolyt durch einen meist anorganischen festen (keramischen) Elektrolyten ersetzt. Dies könnte die Stabilität und Lebensdauer von Lithium-basierten Batterien erheblich verbessern.
Wenn durch den Einsatz fester Elektrolyte auch die Nutzung von Lithiummetall als Elektrodenmaterial möglich würde, könnte dies die Energiedichte der Batterien spürbar vergrößern. Aus diesem Grund erforschen und entwickeln Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen in aller Welt Batteriekonzepte auf Feststoffbasis.
In der vorliegenden Veröffentlichung analysieren und bewerten die Gießener Forscher mit ihren Partnern die wesentlichen Eigenschaften von Feststoffbatterien, abhängig von der Wahl des Festelektrolyten. Sie kommen unter anderem zu dem Ergebnis, dass Feststoffbatterien durchaus Vorteile gegenüber etablierten Lithiumionenbatterien bringen können - dass aber hierfür noch eine ganze Reihe von Meilensteinen, sowohl im Bereich der Festelektrolyte als auch im Bereich der Grenzflächen der verschiedenen Batteriematerialien, erreicht werden müssen.
So zeigt die Analyse aller aus vorherigen Publikationen bekannten Zelldaten, dass die Energie- und Leistungsdaten noch merklich verbessert werden müssen. Die wichtigsten Ansätze für diese Verbesserung werden von den Autoren erläutert und bewertet.
Die nun vorgelegte Analyse ist das Ergebnis der Arbeit eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes, an dem neben der JLU acht weitere Partnereinrichtungen beteiligt waren. Die experimentellen Arbeiten wurden im Wesentlichen an der JLU und in der Gruppe von Prof. Ellen Ivers-Tiffée am KIT durchgeführt.
Die enge Kooperation von JLU und KIT im Bereich der Batterieforschung wird auch durch die Mitwirkung der AG Janek im Exzellenzcluster POLIS (KIT/U Ulm) und die wissenschaftliche Leitung des BASF/KIT-Gemeinschaftslabors BELLA durch Prof. Janek am KIT sichtbar.
Quelle: Universität Gießen