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H?here Sicherheit, gr??ere Energiedichte, günstigerer Preis, Nachhaltigkeit, kürzere Ladezeiten. An der Wunschliste für wieder aufladbare Batterien wird weltweit intensiv geforscht.

Im Gegensatz zu konventionellen Lithiumionenbatterien enthalten Feststoffbatterien anstelle des leicht brennbaren, flüssigen Elektrolyten, einen sogenannten Festelektrolyten. Sie sind also ?trocken". Hiervon erhofft man sich neben einer erh?hten Sicherheit auch eine verbesserte Energiedichte.?

Forschern der Humboldt-Universit?t zu Berlin und der Justus-Liebig-Universit?t Gie?en ist es nun gemeinsam mit dem Industriepartner BASF gelungen, die Vorg?nge in einer Feststoffbatterie mit Lithium als Minuspol und Kupfersulfid als Pluspol genauer zu verstehen. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts publizierten die Forscher nun im Journal?Advanced Energy Materials.

Philipp Adelhelm, Elektrochemiker und Professor am Institut für Chemie der Humboldt-Universit?t, erkl?rt hierzu: ?Kupfersulfid, auch bekannt als Covellin, ist ein h?ufig vorkommendes Mineral. Das Besondere an dieser Verbindung ist eine einzigartige Kombination verschiedener Eigenschaften. So l?sst sich Covellin sehr gut verformen und leitet ?u?ert effizient Kupferionen und Elektronen. In einer Feststoffbatterie mit Lithium als Gegenelektrode führt dies zu einer überraschend effizienten Reaktion. Die Batterie l?sst sich daher über viele Zyklen wiederaufladen und zeigt im Vergleich zu anderen Sulfiden deutlich bessere Eigenschaften."

Der Umstieg auf Feststoffbatterien ?ist allerdings eine Herausforderung, da hierfür neben neuen Materialien auch neue Fertigungsprozesse entwickelt werden müssen. So existieren zwar bereits Prototypen, mit einer m?glichen Markteinführung wird aber erst in fünf bis zehn Jahren gerechnet.

Professor Philipp Adelhelm:??Wir stecken hier noch in der Grundlagenforschung, sehen aber an den Ergebnissen eindrucksvoll, welchen gro?en Einfluss die physikalisch-chemischen Eigenschaften einer Verbindung auf das Batterieverhalten haben k?nnen."?

In Berlin wird die Forschung an Batteriematerialien auch in einer?gemeinsamen Forschergruppefortgesetzt, die in diesem Jahr gemeinsam von der Humboldt-Universit?t und dem Helmholtz-Zentrum Berlin gegründet wurde.

Publikation

Macroscopic displacement reaction of copper sulfide in lithium solid-state batteries

Aggunda L. Santhosha, Nazia Nazer, Raimund Koerver, Simon Randau, Felix H. Richter, Dominik A. Weber, Joern Kulisch, Torben Adermann, Jürgen Janek und Philipp Adelhelm
Advanced Energy Materials, 2020, 2002394, doi: 10.1002/aenm.2002394

(open access organized by Projekt DEAL)

Link zur Studie?

Funding

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Projekte FELIZIA und NASEBER (03XP0026I, 03XP0026J, 03XP0187D, 03XP0187C).

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Prof. Philipp Adelhelm
Institut für Chemie der Humboldt-Universit?t zu Berlin

Tel.: 030 2093-82612
philipp.adelhelm@hu-berlin.de