Energiespeicher: Akku mit festem Elektrolyten soll ewig halten

Kristallgitter des festen Elektrolyten: gegen die Wand werfen, Nagel hineinschlagen (Bild: Yan Wang)

Einen fast perfekten Akku haben Forscher vom MIT und von Samsung entwickelt. Er hat einen festen Elektrolyten, der viele Nachteile herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus beseitigen soll.

Haltbarer, sicherer, günstiger: Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und von Samsung haben einen Akku mit einem festen Elektrolyten entwickelt.

Die Forscher um Yan Wang und Gerbrand Ceder haben den flüssigen organischen Elektrolyten, der in den meisten Akkus genutzt wird, durch einen festen ersetzt. Dazu suchten sie zunächst nach Faktoren, die eine effiziente Ionenleitung in Festkörpern ausmachen. Herausgekommen ist ein Gemisch aus Lithium, Germanium, Phosphor und Schwefel. Aber auf der Basis der Ergebnisse, die sie gewonnen haben, sollen sich noch effizientere Materialien herstellen lassen, sagen die Forscher.

Feste Elektrolyte haben Vorteile

"Es gab die Ansicht, dass Feststoffe nicht schnell genug leiten können", sagt Ceder. Das habe sich als nicht richtig herausgestellt. Feste Elektrolyte eröffneten ganz neue Möglichkeiten: Sie machten Akkus günstiger und langlebiger. Die Akkus verlören auch nach vielen Ladezyklen praktisch keine Kapazität - und seien vor allem sicherer.

Die Akkubrände in der Boeing 787 Dreamliner oder beim Elektroauto Model S von Tesla Motors seien auf den flüssigen Elektrolyten zurückzuführen. Ein Akku mit einem festen Elektrolyten habe solche Probleme nicht: "Man kann ihn gegen die Wand werfen, einen Nagel hineinschlagen - da brennt nichts."

Der Akku arbeitet bei niedrigen Temperaturen

Weiterer Vorteil: Ein solcher Akku hat eine höhere Energiedichte. Das bedeutet, er kann bei gleicher Größe mehr Energie speichern als ein heutiger Lithium-Ionen-Akku. Schließlich arbeitet er besser bei niedrigen Temperaturen: Wenn andere Akkus vorgeheizt werden müssten, arbeite der mit dem festen Elektrolyten noch. Es sei "ein fast perfekter Akku", resümiert Ceder.

Die Wissenschaftler um Wang und Ceder beschreiben ihre Entwicklung in der Fachzeitschrift Nature Materials. Sie machten keine Angaben darüber, wann der Akku serienreif sein könnte.