Forscher der TUM und der TUMint.Energy Research GmbH haben eigenen Angaben nach einen wichtigen Schritt bei der Verbesserung von Festkörperbatterien gemacht. Sie entwickelten demnach ein neues Material aus Lithium, Antimon und Scandium, das Lithiumionen über 30 Prozent schneller leitet als alle bisher bekannten Stoffe.
Das Team um Professor Thomas F. Fässler vom Lehrstuhl für Anorganische Chemie mit Schwerpunkt Neue Materialien ersetzte einen Teil des Lithiums in der Verbindung Lithium-Antimonid durch das Metall Scandium. Dadurch entstehen gezielt Lücken, sogenannte Leerstellen, im Kristallgitter des Leitermaterials. Diese Lücken helfen den Lithiumionen, sich leichter und schneller zu bewegen und ermöglichten den neuen Weltrekord.
Da der Wert so deutlich über denen der bekannten Materialien liegt, haben sie sich den Lehrstuhl für Technische Elektrochemie um Professor Hubert Gasteiger an der TUM gewandt, um das Ergebnis abzusichern. „Weil das Material auch Strom leitet, war das eine besondere Herausforderung und wir mussten unsere Messmethoden dafür anpassen“, so Co-Autor Tobias Kutsch, der die weiteren Tests durchführte.
Fässler sieht große Potentiale für das neue Material: „Unser Ergebnis stellt derzeit einen wesentlichen Fortschritt in der Grundlagenforschung dar. Mit dem Einbau von kleinen Mengen Scandium sind wir auf ein neues Prinzip gestoßen, das sich als richtungsweisend für andere Elementkombinationen erweisen könnte. Für eine Anwendung in einer Batteriezelle sind noch viele Tests notwendig. Wir sind zuversichtlich, weil Materialien, die sowohl Ionen als auch Elektronen leiten können, sich besonders gut als Zusatz in Elektroden eignen. Da sich daraus vielversprechende praktische Anwendungen ergeben können, haben wir unsere Entwicklung auch bereits zum Patent angemeldet.“
Neben der höheren Geschwindigkeit biete das Material auch thermische Stabilität und sei mit bewährten chemischen Verfahren einfach herzustellen.
Die Forscher haben mit ihrer Arbeit eine ganz neue Substanzklasse entdeckt, wie Erstautorin Jingwen Jiang, Forscherin an der TUMint.Energy Research GmbH, hervorhebt: „Unsere Kombination besteht aus Lithium-Antimon und kann einfach auch auf Lithium-Phosphor übertragen werden. Während der bisherige Rekordhalter auf Lithium-Schwefel basierte und zur Optimierung fünf weitere Elemente benötigt, wird bei uns lediglich Scandium als weitere Komponente gebraucht. Wir gehen davon aus, dass unsere Entdeckung über dieses Beispiel hinaus Bedeutung für die Erhöhung der Leitfähigkeit bei anderen Substanzen haben kann.“
Monica meint
Mit der nächsten Akku Technik LFP von BYD und co. hat sich das Thema eh erledigt. Ja gut, so ein Forschungsauftrag ist natürlich eine ganz heiße Kiste und macht sich im Lebenslauf auch ganz gut, für den breiten Markt ist aber interessanter was es zu kaufen gibt. Und da sind jetzt wirklich schon mal ganz nach dran, das Diesel Dieter dem Elektro Horst mal wirklich anerkennen muss, das man (bis auf Detail Anwendungen…) gleich auf ist.
M. meint
„Fässler sieht große Potentiale für das neue Material: „Unser Ergebnis stellt derzeit einen wesentlichen Fortschritt in der Grundlagenforschung dar. Mit dem Einbau von kleinen Mengen Scandium sind wir auf ein neues Prinzip gestoßen, das sich als richtungsweisend für andere Elementkombinationen erweisen könnte.“
Was der Artikel nicht erwähnt: Scandium ist nun tatsächlich mal eine seltene Erde – und wirklich selten. Und wo gibt es das Zeug überwiegend?
Richtig: Russland und China. Woanders noch ein bisschen was.
Na dann, herzlichen Glückwunsch!
Dann lieber etwas langsamer auf Basis von Natrium. Das haben alle genügend.
Futureman meint
Während in Deutschland geforscht wird, bauen die chinesischen Hersteller weitere Fabriken und produzieren (zum Glück) viele viele notwendige und von den Kapazitäten ausreichende Akkus. Dabei erhöhen sie alle paar Monate die Kenndaten und werden somit immer besser.
brainDotExe meint
Und wie viele Feststoffakkus kommen bereits aus diesem Fabriken?
Donald meint
Forscher haben herausgefunden und sind dann wieder reingegangen.
Werner Mauss meint
Jo, wenn’s funktioniert wird man es bei BYD und Catl sicher bald einsetzen. Wenn nicht, dann taugts auch nichts. Seltene Erden sind nichts für den Massenmarkt. Aber vielleicht in 5 bis 10 Jahren. Die „Forschung“ muss ja auch von was leben, Andere leben halt von der Umsetzung.
Lanzu meint
Jetzt fehlt nur die Info welche Seltenen Erden in aktuellen Akkus stecken. Es sind geradezu einfach keine.
Bei Elektromotoren mit Permanentmagnetmotor sieht das aber anders aus.
M. meint
„Bei Elektromotoren mit Permanentmagnetmotor sieht das aber anders aus.“
Ein guter Grund, Motoren ohne Permanetmagnete zu bauen.
Es gibt aber Entwicklungen im Bereich Permanetmagnet, die ohne Stoffe wie Neodym auskommen. Müsste man getrennt hiervon vertiefen. Marktreif ist da noch nichts.
Werner Mauss meint
Scandium ist aber selten, sehr selten. Andere sind natürlich nicht in Akkus verbaut.