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2020

12

2020-11-29T12:00:00

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RUBRIKEN

097

Forschungslabor

Aus dem Forschungslabor Folge 24

Solide Sache

von John Pardey

Veröffentlicht in Ausgabe 12/2020 - RUBRIKEN

Weltweit läuft die Forschung nach besseren Batterien unter Hochdruck, denn insbesondere die Welt der Elektromobilität braucht neue Speicheroptionen. So stellten wir in unserer Juli-Ausgabe neuartige Batterien vor, die Lithium durch Natrium ersetzen. Unser heutiges Forschungslabor-Objekt ist schon etwas weiter und soll in etwa fünf Jahren zur Marktreife gelangen. Die Solid-State-Batterie verbannt Flüssigkeit aus dem Energiespeicher und will so einige der wichtigsten Batterieprobleme lösen.

Die neue Form der Batterien hört im Deutschen auf den wunderbaren Namen "Festkörperakkumulator" und kommt ohne Batterieflüssigkeit aus. Früher war diese als Säure in Kfz-Batterien ein Problem und bleibt dies auch in modernen Akkumulatoren, denn hier kommt ein hochentzündliches und kaum zu löschendes Elektrolyt zum Einsatz.
Schluss mit flüssig
Aktuell sind Lithium-Ionen-Akkus Standard in elektrischen Autos wie in Handys. Neben der Gefahr durch fast unmöglich zu löschende Feuer weisen derartige Batterien lange Ladezeiten und kurze Laufzeiten auf. Darüber hinaus erfordern diese Akkus einen Kühlkreislauf, der Platz belegt und das Gewicht erhöht. All dies ist dem flüssigen Elektrolyt geschuldet, das den Stromkreislauf zwischen Anode und Kathode am Laufen hält.
Ein Prototyp einer Solid-State-Batterie aus dem Hause Bosch, die auf dem Zukauf des Start-ups Seeo basiert.
In einer Solid-State-Batterie sind der positive und der negative Pol durch einen Feststoff verbunden, der die gleichen Aufgaben wahrnimmt wie das flüssige Elektrolyt in Lithium-Ionen-Akkus. Allein diese Tatsache sorgt dafür, dass solche Systeme nicht mehr so brennbar sind, schneller laden und auch keine Kühlung mehr benötigen. Zudem versprechen die Festkörperakkumulatoren, mehr Strom auf geringerem Platz zu speichern.
Die neue Form der Batterien hört im Deutschen auf den wunderbaren Namen "Festkörperakkumulator" und kommt ohne Batterieflüssigkeit aus. Früher war diese als Säure in Kfz-Batterien ein Problem und bleibt dies auch in modernen Akkumulatoren, denn hier kommt ein hochentzündliches und kaum zu löschendes Elektrolyt zum Einsatz.
Schluss mit flüssig
Aktuell sind Lithium-Ionen-Akkus Standard in elektrischen Autos wie in Handys. Neben der Gefahr durch fast unmöglich zu löschende Feuer weisen derartige Batterien lange Ladezeiten und kurze Laufzeiten auf. Darüber hinaus erfordern diese Akkus einen Kühlkreislauf, der Platz belegt und das Gewicht erhöht. All dies ist dem flüssigen Elektrolyt geschuldet, das den Stromkreislauf zwischen Anode und Kathode am Laufen hält.
Ein Prototyp einer Solid-State-Batterie aus dem Hause Bosch, die auf dem Zukauf des Start-ups Seeo basiert.
In einer Solid-State-Batterie sind der positive und der negative Pol durch einen Feststoff verbunden, der die gleichen Aufgaben wahrnimmt wie das flüssige Elektrolyt in Lithium-Ionen-Akkus. Allein diese Tatsache sorgt dafür, dass solche Systeme nicht mehr so brennbar sind, schneller laden und auch keine Kühlung mehr benötigen. Zudem versprechen die Festkörperakkumulatoren, mehr Strom auf geringerem Platz zu speichern.
Ein Genie zum Dritten
Als Erfinder der Solid-State-Batterie gilt John B. Goodenough. Die von ihm entwickelte "Glas Battery" legte den Grundstein für Festkörperakkumulatoren, indem sie das flüssige Elektrolyt durch Glas ersetzte. Er stellte dies 2016 in einem Forschungspapier vor, seitdem arbeiten Ingenieure weltweit an der Serienreife des neuartigen Akkus.
Sollte sich die Solid-State-Batterie durchsetzen und herkömmliche Energiespeicher ersetzen, wäre dies bereits die dritte bahnbrechende Erfindung von John B. Goodenough. Er war nämlich auch der Vater des Lithium-Ionen-Akkus und des RAM. Wohl kaum ein anderer Forscher hat unser Leben in den letzten 50 Jahren mehr beeinflusst.
Kontrovers diskutiert
Weltweit sind sich Forscher einig, dass die Massenproduktion noch ein Stück weit entfernt sei, da einige Aspekte der Solid-State-Batterien zu klären seien. Doch andere Kritiker gehen weiter und sehen in dieser Technologie überhaupt keine Zukunft. Dies hat drei Gründe: Zum einen verbessert sich die Leistungsfähigkeit herkömmlicher Batterien ständig. Darüber hinaus soll der Feststoff, der in Solid-State-Batterien zwischen Anode und Kathode zum Einsatz kommt, relativ leicht brechen können. Und schließlich geben Experten zu bedenken, dass derzeit alle Batteriefabriken herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus herstellen und aufwendig umgerüstet werden müssten.
Dennoch planen alle namhaften Autohersteller den Einsatz von Solid-State-Batterien. VW wie auch BMW haben entsprechende Start-ups gekauft und wollen bis 2025 ihre Elektrofahrzeuge mit trockenen Batterien ausstatten.