Forscher wollen Batterien leistungsfähiger und langlebiger machen

Moderne Lithium-Ionen-Batterien mit einer höheren Speicherkapazität und einer längeren Lebensdauer stehen im Zentrum eines neuen europaweiten Forschungsprojekts, an dem auch Chemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) beteiligt sind. Sie untersuchen, wie sich kleine Defekte in der Batterie von selbst heilen können. Die Freie Universität Brüssel in Belgien leitet das Projekt, das im Rahmen des „Horizon 2020“-Förderprogramms der Europäischen Kommission mit insgesamt 3,2 Millionen Euro gefördert wird. Die MLU erhält 420.000 Euro.

Egal, ob im Smartphone, im Notebook oder im E-Auto: In den meisten neuen elektrischen Geräten kommen Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Diese sind sehr leistungsfähig und lassen sich schneller laden als klassische Akkus. Allerdings gibt es einen Haken: „Je schneller eine Batterie voll ge- oder entladen wird, desto schneller und stärker altert sie“, sagt Prof. Dr. Wolfgang Binder vom Institut für Chemie der MLU.

Konkret bedeutet das, dass ihre Kapazität immer geringer wird und der Innenwiderstand der Batterie größer, wodurch es auch noch schwerer wird, diese zu laden. Im Rahmen des neuen Forschungsprojekts „BAT4EVER“ untersucht Binder gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus ganz Europa, wie sich diese Alterungsprozesse verhindern lassen und wie die Batterien gleichzeitig noch leistungsfähiger gemacht werden können.

Die Arbeitsgruppe von Binder ist spezialisiert auf die Entwicklung von selbstheilenden Polymeren. Diese sind vereinfacht gesagt dazu in der Lage, kleine strukturelle Materialdefekte von selbst zu reparieren. Dieses Wissen will der MLU-Chemiker nun auf die Batterien anwenden.

„Ziel ist es, Materialien herzustellen, welche die bei schnellen Lade- und Entladezyklen entstehende Volumenänderungen kompensieren, die häufig zu einer frühzeitigen Zerstörung der Batterieelektroden und auch der Elektrolyte führen“, sagt Binder.

Diese Systeme sollen dann in Prototypen neuer Batterien integriert werden, die von den anderen Arbeitsgruppen des EU-Projekts weiter verbessert werden. Die Prototypen sollen im Anschluss in Versuchen mit handelsüblichen Mobiltelefonen ausgiebig getestet werden.