Meldungen

29. September 2020

Adlershofer HU-Chemie forscht an der Batterie der Zukunft

Sogenannte „Feststoffbatterien“ gelten unter Autoherstellern und Batterieproduzenten als eine besonders attraktive Technologie

Höhere Sicherheit, größere Energiedichte, günstigerer Preis, Nachhaltigkeit, kürzere Ladezeiten. An der Wunschliste für wieder aufladbare Batterien wird weltweit intensiv geforscht. Im Gegensatz zu konventionellen Lithiumionenbatterien enthalten Feststoffbatterien anstelle des leicht brennbaren, flüssigen Elektrolyten, einen sogenannten Festelektrolyten. Sie sind also „trocken“. Hiervon erhofft man sich neben einer erhöhten Sicherheit auch eine verbesserte Energiedichte.

Forschern der Humboldt-Universität zu Berlin und der Justus-Liebig-Universität Gießen ist es nun gemeinsam mit dem Industriepartner BASF gelungen, die Vorgänge in einer Feststoffbatterie mit Lithium als Minuspol und Kupfersulfid als Pluspol genauer zu verstehen. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts publizierten die Forscher nun im Journal Advanced Energy Materials.

Philipp Adelhelm, Elektrochemiker und Professor am Institut für Chemie der Humboldt-Universität, erklärt hierzu: „Kupfersulfid, auch bekannt als Covellin, ist ein häufig vorkommendes Mineral. Das Besondere an dieser Verbindung ist eine einzigartige Kombination verschiedener Eigenschaften. So lässt sich Covellin sehr gut verformen und leitet äußert effizient Kupferionen und Elektronen. In einer Feststoffbatterie mit Lithium als Gegenelektrode führt dies zu einer überraschend effizienten Reaktion. Die Batterie lässt sich daher über viele Zyklen wiederaufladen und zeigt im Vergleich zu anderen Sulfiden deutlich bessere Eigenschaften.“

Der Umstieg auf Feststoffbatterien ist allerdings eine Herausforderung, da hierfür neben neuen Materialien auch neue Fertigungsprozesse entwickelt werden müssen. So existieren zwar bereits Prototypen, mit einer möglichen Markteinführung wird aber erst in fünf bis zehn Jahren gerechnet. Professor Philipp Adelhelm: „Wir stecken hier noch in der Grundlagenforschung, sehen aber an den Ergebnissen eindrucksvoll, welchen großen Einfluss die physikalisch-chemischen Eigenschaften einer Verbindung auf das Batterieverhalten haben können.“

In Berlin wird die Forschung an Batteriematerialien auch in einer gemeinsamen Forschergruppe fortgesetzt, die in diesem Jahr gemeinsam von der Humboldt-Universität und dem Helmholtz-Zentrum Berlin gegründet wurde.

Publikation:
Macroscopic displacement reaction of copper sulfide in lithium solid-state batteriesAggunda L. Santhosha, Nazia Nazer, Raimund Koerver, Simon Randau, Felix H. Richter, Dominik A. Weber, Joern Kulisch, Torben Adermann, Jürgen Janek und Philipp Adelhelm
Advanced Energy Materials, 2020, 2002394, doi: 10.1002/aenm.2002394

(open access organized by Projekt DEAL)

Funding:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Projekte FELIZIA und NASEBER (03XP0026I, 03XP0026J, 03XP0187D, 03XP0187C).

Kontakt:
Prof. Philipp Adelhelm
Institut für Chemie der Humboldt-Universität zu Berlin
Tel.: +49 30 2093-82612
E-Mail: philipp.adelhelm(at)hu-berlin.de

 

Pressemitteilung HU vom 29.09.2020

Meldungen dazu

3D Rekonstruktion © K. Dong / HZB
Forschenden von HZB, Hereon, HU und der BAM gelingt es, Feststoffbatterien während des Ladens und Entladens zu beobachten
Abbildung solvatisierte Ionen in Materialien (© G. A. Ferrero)
Wissenschaftler:innen der Humboldt-Universität entwickeln eine neue Zellchemie im Rahmen eines ERC-Projekts
Im Projekt KAROFEST erforschen Wissenschaftler:innen der Humboldt-Universität gemeinsam mit Partnern innovative Materialkonzepte für neue Batterien
Röntgen-Tomographie einer Batterie-Kathode © M. Osenberg, I. Manke/ HZB / Binder/ KIT
BMBF fördert das Projekt „TomoFestBattLab“ mit 1,86 Millionen Euro
Adelhelm Group © WISTA Management GmbH
Adelhelm Group treibt alternative Batteriekonzepte voran
Smartphone an Steckdose. Bild: HZB
Forscherteam des Helmholtz-Zentrums verfolgt live das Laden und Entladen von Silizium-Elektroden, die höhere Kapazitäten versprechen
Dr. Michael J. Bojdys © WISTA Management GmbH
HU-Materialchemiker Michael J. Bojdys für Projekt LiAnMAT mit Proof of Concept Grant ausgezeichnet / Lithium-Ionen-Akkus in elektronischen Geräten könnten mit LiAnMAT 10- bis 40-mal mehr Energie speichern
Norman Pieniak, RLI © WISTA Management GmbH
Vor- und Nachteile hat das Reiner Lemoine Institut zusammengestellt

Verknüpfte Einrichtungen