Batterieentwicklung: Neuer Forschungsansatz für ultraschnelles Laden

Manipulation der Nanogeometrie im Elektrodenmaterial könnte Batterien signifikant verbessern

Für eine klimafreundliche Mobilität sind ausdauernde Energiespeichernotwendig, mit denen sich Elektrofahrzeuge schnell laden lassen. Deren Erforschung und Entwicklung basieren heute meist darauf, die elektrochemischen Eigenschaften von Batterien mit ausgefeilten Materialzusammensetzungen zu optimieren. Auf einen anderen Ansatzpunkt macht Simon Fleischmann vom Helmholtz-Institut Ulm des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Ulm gemeinsam mit internationalen Partnern in der Fachzeitschrift Nature Energy aufmerksam.

Fortschrittliche Batterien dank Kondensatoreffekt

„Wenn wir über den Energiespeichermechanismus von Batterien sprechen, dann verstehen wir darunter in der Regel einen Redox-Vorgang, also den Übergang von Elektronen zwischen Elektrode und Elektrolyt“, sagt Fleischmann. „Es gibt aber auch noch eine andere Möglichkeit, die Energie elektrochemisch zu speichern. Nämlich in der elektrischen Doppelschicht.“ Das sei vergleichbar mit der Energiespeicherung in einem Kondensator. „In nanoskaligen Zwischenräumen des Kristallgitters der schichtstrukturierten Elektrode könnten beide Phänomene gleichzeitig in einem kontinuierlichen Übergang auftreten“, so Fleischmann. Da Kondensatoren schnell laden, aber nur wenig Energie speichern, während Redox-Reaktionen gerade umgekehrte Parameter aufweisen, könnten sie sich in Batterien mit optimierter Kristallgitter-Geometrie ideal ergänzen, erklärt der Forscher: „Entscheidend ist dabei der richtige Schichtabstand. Das in der Fertigung hinzubekommen wird allerdings eine große Herausforderung.“ 

mhe, 23.03.2022