Empa entwickelt neuartige Batterie

08.08.2023 - Dübendorf ZH/Bern - Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat die erste Batterie entwickelt, die eine hohe Speicherkapazität mit schnellem Aufladen und hoher Sicherheit kombiniert. Die Feststoffbatterie mit gestapelten Dünnschichten ist zunächst für Flugzeuge und Drohnen interessant.

Die Empa gelangt durch Schichten zu leistungsfähigeren Batterien. Für ihren Prototypen einer gestapelten Dünnschichtfeststoffbatterie nutzte die Forschungsgruppe um Yaroslav Romanyuk laut einer Medienmitteilung des in Bern ansässigen Schweizerischen Nationalfonds (SNF) die Expertise des Photovoltaiklabors der Empa. Das Team baut auf dessen Dünnschichttechnologie auf und trägt im Vakuum feine Materialfilme auf ein Substrat auf. Um eine höhere Energiedichte zu erreichen, ?mussten wir den Gewichtsanteil des Substrats verringern?, erklärt der Erstautor dieser Studie, Moritz Futscher.Die Lösung besteht darin, zwei Dünnschichtzellen (Akkus) übereinanderzustapeln. Die grösste Hürde habe die Verbindung zwischen zwei Zellen dargestellt: ?Hier hat sich die Vakuumbeschichtung als zentral erwiesen: Wir konnten eine stabile Verbindung herstellen, die hundertmal dünner als ein menschliches Haar ist, und die Zellen genau übereinanderstapeln.?Dass es funktioniert, zeigen Labortests: Der Prototyp ist in nur einer Minute aufgeladen. Die gespeicherte Energiemenge kann mit gegenwärtigen und künftigen Lithium-Ionen-Batterien mithalten. Und Feststoffe sind nicht entzündlich. Damit kombiniert dieser Prototyp als erste Batterie überhaupt die drei Kriterien grosse Speicherkapazität, hohe Sicherheit und schnelles Aufladen.Nun plant das Team, das vom SNF unterstützt wird, die Erweiterung von zwei auf mehrere Akku-Schichten auf demselben Substrat. ?Unsere Simulationen zeigen, dass das Optimum bei zehn Akkus liegt?, so Futscher.Da die Herstellung noch sehr aufwändig ist, werden diese Batterien laut der Mitteilung eher Anwendungen vorbehalten sein, bei denen hohe Speicherkapazität, Leistung und Sicherheit entscheidend sind und die Kosten zweitrangig. Anwärter sind deshalb Flugzeuge, Drohnen oder auch Satelliten. ce/mm