ETH-Forschende machen Lithium-Metall-Batterien umweltfreundlicher

Lithium-Metall-Batterien gehören zu den vielversprechenden Hochleistungsbatterien der nächsten Generation, erläutert die ETH in einer Mitteilung. Der Grund liegt in ihrer hohen Speicherfähigkeit, die mindestens das Doppelte der gängigen Lithium-Ionen-Batterien beträgt. Gleichzeitig weisen Lithium-Metall-Batterien allerdings den Nachteil auf, dass ihnen grosse Mengen an fluorhaltigen Lösungsmitteln und Salzen zugesetzt werden, um die Batterien stabil zu halten und vor Kurzschlüssen und Überhitzung zu schützen.

Forschende der ETH unter Leitung von Maria Lukatskaya, Professorin für Elektrochemische Systeme, arbeiten daran, den ökologischen Fussabdruck der Hochleistungsbatterien drastisch zu reduzieren. Sie haben eine neue Methode entwickelt, mit der die Fluormenge im Elektrolyt auf einen Zwanzigstel reduziert werden kann. Dabei binden elektrisch geladene fluorhaltige Moleküle das Fluor an die Schutzschicht um das Lithium-Metall am Minuspol der Batterie. „Sie schützt das Lithium-Metall vor der ständigen Reaktion mit den Elektrolytbestandteilen“, erläutert Lukatskaya. Als grosse Herausforderung wird in der Mitteilung die Suche nach dem richtigen Metall genannt, dass sich vor Erreichen des Pluspols wieder zersetzt.

Die ersten im Labor hergestellten Batterien haben die Grösse einer Münze. Im nächsten Schritt wollen die Forschenden nun Pouch-Zellen angehen, wie sie in Smartphones verwendet werden. Sie haben bereits ein Patent für ihre Entwicklung angemeldet. Ihre Methode lässt sich ohne Anpassungen der Produktionseinrichtung in den bestehenden Prozess zur Herstellung von Batterien integrieren. ce/hs