Ohne Vorteil: Feststoffbatterien kaum besser als aktuelle Li-Ionen-Akkus
Eine Studie(öffnet im neuen Fenster) der Tohoku University in Sendai, Japan, mit Beteiligung des Massachusetts Institute of Technology (MIT), der University of Oxford und weiterer Universitäten in Japan, China und den USA hat das Potential von All-Solid-State-Lithium-Metall-Batterien (ASSLMB) untersucht. Die Forschergruppe kommt zu dem Schluss, dass sich die Vorzüge der Technik in der Praxis kaum bemerkbar machen werden.
Obwohl ein solcher Akku, basierend auf Lithium, Lanthan und Zirconiumoxid (LLZO), eine Energiedichte über 800 Wattstunden (Wh) pro Liter erreicht, liegt die speicherbare Energie pro kg bei 272 Wh. Weitere Verbesserungen könnten allenfalls noch zu einer Energiedichte von 300 Wh/kg führen.
Die Masse ist entscheidend
Weil bereits genutzte, industriell gefertigte Lithium-Ionen-Batterien bestenfalls mehr als 250 Wh/kg liefern, scheint der Vorteil der noch nicht ausgereiften Lithium-Metall-Batterien geringer zu sein als erwartet - zumal das deutlich kleinere Volumen keine entscheidenden Vorteile im praktischen Einsatz hätte. Vor allem in der Elektromobilität spielt die Masse des Energiespeichers die wichtige Rolle.
Das Forschungsteam kommt deshalb zu dem Schluss, dass reine Feststoffbatterien in der Form von LLZO-Zellen wenig Aussicht auf eine praktische Nutzbarkeit haben. Insbesondere die technischen Hürden bei der Fertigung sollen zu hoch sein, um den kleinen Fortschritt bei der Energiedichte zu rechtfertigen.
Anderer Ansatz nötig
Stattdessen sollten andere Ansätze verfolgt werden, die zumindest teilweise weiterhin auf einen flüssigen Elektrolyt setzen. LLZO-Zellen seien noch immer ein vielversprechender Weg, um leistungsstarke Batterien zu konstruieren, aber eher in Form hybrider Lösungen, so die Forscher.
Es gibt Ansätze mit einem flexiblen, formbaren Elektrolyt, der aus Polymeren zusammengesetzt ist, unter anderem Polyethylen. Hier wären die Herstellungskosten geringer. Auch die Reduzierung des flüssigen Elektrolyts auf ein Minimum in einer Quasi-Feststoffbatterie könnte erfolgreich sein.
Von der reinen Feststoffbatterie rät das Forschungsteam nach derzeitigem Stand der Forschung und dem Ausblick in die nahe Zukunft jedoch ab.