Akku der Zukunft 10.03.2020, 16:08 Uhr

Samsung stellt bahnbrechende Feststoffzelle vor

Die Forschungsabteilungen von Samsung haben einen Prototyp einer Feststoffzelle vorgestellt. Laut den Südkoreanern handelt es sich um einen „bahnbrechenden“ Akku.

Das Samsung-Smartphone S6 edge.

Das Samsung-Smartphone S6 edge.

Foto: Samsung

Die Festkörperbatterie von Samsung kommt ohne flüssige Elektrolyte aus. Doch das allein, ist noch nicht bahnbrechend. Die Forscher wollen die Herausforderung genommen haben, die unerwünschte Dendritenbildung bei der Verwendungen gängiger Lithium-Anoden zu vermeiden. Unter Dendriten versteht man Kristallisationen, die die Lebensdauer und die Sicherheit einer Batterie negativ beeinflusst.

Anodentechnik führt zu einer höheren Lebensdauer der Batterie

Anstelle einer Lithium-Anode setzen die Samsung-Forscher eine Kompositschicht aus Silber-Karbon ein. Das löste nicht nur das Problem der Dendritenbildung, sondern erhöhte die Kapazität der Batterie. Der Einsatz des Silber-Karbon führt also zu einer höheren Lebensdauer der Festkörperbatterie. Ein weiterer Vorteil: Die neue Anodentechnik ist mit einer Dicke von 5 Mikrometern deutlich flacher als die herkömmliche Lithium-Lösung. Laut Samsung soll der Feststoffakku eine Energiedichte von satten 900 Wattstunden pro Liter aufweisen. Im Vergleich sei die bahnbrechende Batterie aber um 50 % kleiner als eine Lithium-Ionen-Batterie.

Der Prototyp wurde in London präsentiert und soll vor allem für Innovationen in der Elektromobilität sorgen. 800 Kilometer Reichweite sollen mit der neuen Festktörperbatterie drin sein. Eine deutliche Steigerung zu bisherigen Leistungen der E-Autohersteller. Die Batterie soll zudem bis zu 1.000 Ladezyklen überstehen. Alles in allem kommt man so auf eine Gesamtlebensdauer von 800.000 Kilometer. Allerdings ist der Prototyp noch nicht marktreif und bedarf weiterer detaillierter Ausführungen. Im Anschluss wollen sich die Forscher an Produktionsprozesse für die Massenfertigung setzen.

„Das Produkt dieser Studie könnte der technologische Grundstein für sicherere Hochleistungsbatterien der Zukunft sein“, sagt Projektleiter Dongmin Im vom Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT). „In Zukunft werden wir Festkörperbatteriematerialien und Herstellungstechnologien weiterentwickeln und verfeinern, um die Innovation von EV-Batterien auf die nächste Stufe zu heben.“

Feststoffakkus sind eine Weiterentwicklung der herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus. Sie versprechen in erster Linie eine deutlich höhere Energiedichte. Bei dieser Batterietechnik wird der flüssige Elektrolyt, der in heutigen Akkus den Lithium-Ionen die Bewegung zwischen den Elektroden erlaubt, durch ein festes Material ersetzt. Das Ziel: Energiespeicher, die sicherer sind und eine höhere Energiedichte pro Kilogramm aufweisen.

Dass Samsung schon länger an der Batterie der Zukunft tüftelt, haben wir bereits hier berichtet. 2021 will der Mobilfunkkonzern nämlich Graphen-Akkus einsetzen. Der Grund der Forschung: Lithium-Ionen-Akkus stoßen zunehmend an ihre Grenzen. Der größte Vorteil der Graphen-Akkus besteht in der kurzen Ladezeit. Die gesamte Zelle soll innerhalb von 30 Minuten vollständig geladen sein.

Feststoffzelle wird bislang universitär erforscht

Die Forschung an Festzellen hat bislang eher im universitären Umfeld stattgefunden. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und der Universität Münster haben eine Festkörperbatterie entwickelt, die sehr leicht und langlebig ist. Bei Labortests hat sie kaum an Kapazität verloren. Für Nischenanwendungen in der Medizin- und Raumfahrttechnik gelten Festkörperbatterien als Hoffnungsträger. Die Dendritenbildung verhinderten die Forscher aus Jülich und Münster mit Polymerfolie. Hier können Sie mehr darüber lesen.

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Von Sarah Janczura

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