In den letzten Jahren hat die Entwicklung von Batterien einen Aufschwung genommen, der sich glücklicherweise nicht nur auf dem Papier, sondern auch in der Praxis zeigt. Die Batterien in neuen Mobiltelefonen haben ihre Kapazität deutlich erhöht, die Batterien in Elektroautos sind viel langlebiger geworden und ihre Produktionskosten sind erheblich gesunken.
Ein Bericht in der Fachzeitschrift Advanced Science beschreibt eine neue Batterie, die in vielerlei Hinsicht deutlich besser ist als die bisherige. Eines der wichtigsten Merkmale der Technologie ist, dass es südkoreanischen Wissenschaftlern gelungen ist, ein großes Problem mit Batterien zu beseitigen. Es ist ihnen gelungen, die IEE-Struktur (interlocking electrode-electrolyte) zu schaffen, bei der Elektrode und Elektrolyt ineinandergreifen. Es wurde eine dauerhafte Verbindung zwischen den beiden Hauptkomponenten der Batterien hergestellt.
Mit dieser Batteriestruktur ist es den Forschern gelungen, Probleme beim Aufladen der Zellen zu beseitigen und eine erhebliche Degradation zu vermeiden.
In Labortests hat die mit der IEE-Struktur hergestellte Batterie recht beeindruckende Fortschritte gezeigt. Bei Tests zur Gewichtsbestimmung erreichten die südkoreanischen Forscher eine Energiedichte von 403,7 Wh/kg. Zum Vergleich: Die bisher von Tesla verwendeten 4680 Zellen erreichten eine Dichte von 241 Wh/kg. Und im volumenbasierten Test konnte das bei Tesla beobachtete Verhältnis von 643 Wh/l auf rund 1300 Wh/l gesteigert werden. In diesem Fall handelt es sich um mehr als das Doppelte, aber es ist anzumerken, dass moderne Siliziumkarbidbatterien etwas besser abschneiden und über 800 Wh/l erreichen.
Forscher in Südkorea haben ebenfalls mit Silizium gearbeitet, um die IEE-Struktur zu schaffen. Seit geraumer Zeit laufen verschiedene Experimente mit der Siliziumanode, und die Ergebnisse sind sehr ermutigend. Durch die Schaffung einer vollständig festen Verbindung können die Wissenschaftler das Problem der Lebensdauer lösen, das bisher ein großes Problem für Siliziumkarbid-Energieträger war. "Das IEE-Design stabilisiert die Anode und dämpft den Effekt, der einen schnelleren Verlust der Lebensdauer verursacht. Dadurch wird die Verwendung von Silizium als aktives Material noch praktischer". - heißt es in dem Bericht.
Zurzeit ist noch keine große Menge an Testmaterial verfügbar, und die Technologie wird derzeit analysiert, um weitere Daten über ihre Leistung und ihr Verhalten zu sammeln. Bisher wurden solche Batterien nur unter Laborbedingungen hergestellt, aber die südkoreanischen Forscher sind sehr optimistisch, was den Einsatz beim Verbraucher angeht. Es bleibt jedoch abzuwarten, dass dies sicherlich nicht in absehbarer Zeit geschehen wird.
Beim derzeitigen Entwicklungsstand könnte es mehrere Jahre dauern, bis die Hürden für eine kommerzielle Einführung überwunden sind.
Das Potenzial für eine etwa doppelt so hohe Energiedichte und eine deutlich verbesserte Lebensdauer im Vergleich zu den derzeitigen Standardbatterien klingt jedoch durchaus interessant. Zusammengeschaltete Elektroden-Elektrolyt-Batterien könnten nach Ansicht der an der Forschung beteiligten Experten eine große Zukunft haben.
Diese neue Batterietechnologie könnte in allen Bereichen eingesetzt werden, von Elektroautos bis Mobiltelefonen , und ist eine sehr leistungsfähige Entwicklung im Hinblick auf die Skalierbarkeit. Den Herstellern zufolge ist diese Technologie auch unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit interessant, da sie die Haltbarkeit von Produkten noch weiter verlängern könnte. Künftig könnte sie auch bei der Energiespeicherung in Privathaushalten zum Einsatz kommen, da neben Zuverlässigkeit und geringer Größe auch eine große Speicherkapazität in solchen Umgebungen wichtig ist.
