An der Universität Harvard haben Forscher einen Feststoff-Akku entwickelt, der 6.000 Ladezyklen und 10 Minuten Ladezeit schaffen soll. Anders als die bisher in Elektroautos, Laptops und Smartphones üblichen Lithium-Ionen-Akkus haben Feststoff-Akkus kein flüssiges, sondern festes Elektrolyt. Das bringt größere Energiedichte, Stabilität und Reichweite. Wegen dieser Eigenschaften gelten "Solid-State-Akkus" als "Heiliger Gral" der Auto-Industrie. In den nächsten Jahren wollen Hersteller wie BMW, Mercedes und VW Autos mit Feststoff-Akkus auf den Markt bringen.
Feststoff-Akku mit Lithium-Metall-Anoden
Den Forschern um Xin Li von der John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences arbeiten laut einer Veröffentlichung in der Zeitschrift "Nature Materials" an einem Solid-State-Akku mit Lithium-Metall-Anoden. Die sollen laut Veröffentlichung die zehnfache Kapazität von handelsüblichen Graphit-Anoden bieten, was die Reichweite von Elektroautos stark steigern könnte.
Einen Nachteil haben die Lithium-Ionen: Beim Laden bewegen sich Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode. Dabei können sich Dendriten bilden, wodurch die Oberfläche der Anode uneben wird. Diese Dendriten können außerdem die Barriere zwischen Anode und Kathode durchstoßen und damit einen Kurzschluss bis zum Brand verursachen. Diesen Prozess konnten die Harvard-Forscher stoppen: Eine mikrometerdünne Schicht Lithium-Metall schützt die Silizium-Partikel vor dem Eindringen der Ionen. Forscher Li vergleicht den Effekt laut electrek.com mit der harten Schokoladenschicht um die Haselnuss in einer Praline.
Adden Energy baut die Zelle
Weil die Lithium-Metall-Schicht die Oberfläche glättet, kann der Akku innerhalb von 10 Minuten geladen werden. Eine briefmarkengroße Pouch-Zelle dieses Akkus hatte nach über 6.000 Ladezyklen 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität.
Das Harvard Office of Technology Development hat die Technologie für Adden Energy lizenziert, einem Startup, das Li und drei Harvard-Absolventen gegründet haben. Die Firma will das Verfahren skalieren und eine Batteriezelle in Smartphone-Größe bauen.
Fazit
Forscher der Universität Harvard haben bei der Entwicklung von Feststoff-Akkus offenbar einen Erfolg erzielt: Eine Schicht Lithium-Metall schützt die Anode vor Dendritenbildung. Damit hält der Akku länger und lädt schneller: 10 Minuten Ladezeit und 6.000 Ladezyklen würden in der Praxis bedeuten, dass Elektroautos nicht länger an der Ladesäule stehen als ein Verbrenner an der Tankstelle und Akkus länger halten als ein Autoleben.
