Akku-Forschung

Unerwartete Probleme bei Membranen für Hybrid-Batterien

16.03.16 | Redakteur: Margit Kuther

Reduzierte Leistung von Hybrid-Batterien: Schematische Darstellung der Passivierungsschicht „solid-/liquid electrolyte interphase“
Reduzierte Leistung von Hybrid-Batterien: Schematische Darstellung der Passivierungsschicht „solid-/liquid electrolyte interphase“ (Bild: Busche et al. / Nature Chemistry)

Die Bildung einer Zwischenschicht zwischen flüssigen und festen Elektrolyten behindert den Ionentransfer. Chemische „Kurzschlüsse“ könnten zu Stabilitätsproblemen führen, so Gießener Forscher.

Die Suche nach immer leistungsfähigeren Batterien, etwa für E-Autos oder als Zwischenspeicherung von alternativen Energien schreitet stetig voran. Im Fokus stehen dabei unter anderem neuartige hybride Batteriekonzepte, bei denen flüssige Elektrolyte mit Festkörper-Membranen kombiniert werden.

Ein Forscherteam um Prof. Dr. Jürgen Janek vom Physikalisch-Chemischen Institut der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) in Zusammenarbeit mit den Firmen BASF SE und Schott AG berichtet nun in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ von überraschenden Beobachtungen, die erheblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit einer hybriden Batterie hätten.

Demnach bildet sich sich an den Grenzflächen von Festelektrolyt-Membranen und flüssigen Elektrolyten eine sogenannte Passivierungsschicht, die den Ionentransfer behindert.

Chemische Wechselwirkung von Anode und Kathode

Das grundlegende Bauprinzip von Batterien ist unabhängig von der speziellen „Zellchemie“ immer gleich: Jede Batterie besteht aus zwei Elektroden, die durch einen rein ionenleitenden Elektrolyten getrennt sind. In den heute marktführenden und bereits jetzt sehr leistungsfähigen Lithium-Ionen-Batterien ist der Elektrolyt meist flüssig und besteht aus organischen Lösungsmitteln und einem lithiumhaltigen Leitsalz.

Dieser flüssige Elektrolyt ermöglicht zwar die Funktion der Batterie, er stellt aber oft auch ihre „Achillesferse“ dar. Beim Laden und Entladen einer Batterie können sich Bestandteile der Elektroden im Elektrolyten lösen und zur ungewollten chemischen Wechselwirkung von Anode und Kathode führen.

Dies stellt besonders bei der praktischen Umsetzung gänzlich neuer Batteriekonzepte wie der Lithium-Schwefel- oder Lithium-Sauerstoff-Batterie ein bisher nur unzureichend gelöstes Problem dar. Aber auch in Lithium-Ionen-Batterien nächster Generationen können derartige chemische „Kurzschlüsse“ zu Stabilitätsproblemen führen.

Hitze verlängert die Lebensdauer von Akkus

Akkutechnologie

Hitze verlängert die Lebensdauer von Akkus

06.10.15 - Es wäre sicher keine gute Idee, ein Smartphone in einen Toaster zu stecken. Aber vielleicht wird es bald schon völlig normal sein, das Smartphone aufzuheizen, wenn es nicht benötigt wird – damit die Akkus länger halten. lesen

Inhalt des Artikels:

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Kommentar abschicken

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 43937973 / elektromobil)

ePaper kostenlos lesen

ELEKTRONIKPRAXIS 23/2016

ELEKTRONIKPRAXIS 23/2016

Prozessoren und Tools für kompakte Bildverarbeitung

Weitere Themen:

Oszillatoren für sichere Bordnetze
Redesign für Health Care

zum ePaper

zum Heftarchiv

Embedded Software Engineering

Embedded Software Engineering

Entwicklung und Zertifizierung deutlich vereinfacht

Weitere Themen:

User Experience Design und agile Methoden
IoT-Sicherheit muss auf Vertrauen basieren
So sieht zukunftsfähige Embedded- Entwicklung aus

zum ePaper

zum Heftarchiv