Lignin: Hölzerner Separator verbessert Lebensdauer von Batterien
An der Michigan State University(öffnet im neuen Fenster) , USA, wurde ein Ersatz für die Folie entwickelt, die in Batterien Anode und Kathode voneinander trennt. Diese muss während der gesamten Nutzungsdauer stabil bleiben, aber gleichzeitig die Ladungsträger hindurchlassen.
Im Normalfall handelt es sich um ein Polymer, vereinfacht gesagt: um eine Plastikfolie. Bisher genutzte Folien erfüllen die Haltbarkeitskriterien, weisen aber eine geringe Hitzebeständigkeit auf. Bei zu starker Erwärmung der Akkumulatoren droht deshalb ein Kurzschluss, was wiederum einen Batteriebrand auslösen kann.
Bestandteil von Holz hat entscheidende Vorteile
Der Einsatz von Lignin ergab in den Experimenten, dass die Stabilität der Batteriezellen nicht nur erhalten bleibt. Laut der Studie, die in Advanced Materials(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht wurde, wurden 60 Prozent mehr Ladezyklen erreicht. Zudem bleibt das natürlich vorkommende Polymer bis zu einer Temperatur von 300 °C stabil. Damit dürfte eine mit einem Separator aus Holz ausgestattete Batterie fast 200 °C wärmer werden als die Zellen, die herkömmliche Folien nutzen.
Die guten elektrochemischen Eigenschaften ergeben sich daraus, dass die Dicke des Separators bei nur 25 Mikrometern liegen kann. Das entspricht einem Viertel der Dicke eines Haares. Der Bedarf an Lignin, dem Bestandteil von Holz, dem es seine Festigkeit verdankt, ist dadurch minimal.
Geringe Kosten erwartet
Hinzu kommt, dass dieses natürliche Polymer unter anderem bei der Papierherstellung übrig bleibt. Entsprechend gering sind die Kosten für das Material, bei dem es sich nicht um eine einheitliche Substanz, sondern um ein Gemisch verwandter Makromoleküle handelt.
Laut der Forschungsgruppe war auch die Herstellung des dünnen Films aus Lignin mit geringen Kosten verbunden, da ein bestens vertrautes Trocknungsverfahren eingesetzt wurde. Nun gilt es, in weiteren Experimenten die optimale Zusammensetzung herauszufinden, um das Verfahren in die Praxis und vor allem auf industrielle Herstellungsprozesse übertragen zu können.