Feststoffbatterien bei der Verformung beobachten

Von Mikrochips über Handys bis zu Elektroautos. Für alles benötigt die moderne Gesellschaft Batterien. Diese sollten möglichst viel Energie speichern, sowie leicht, sicher im Alltagsgebrauch und schnell wieder aufzuladen sein. Bisher werden diese zahlreichen Anforderungen am besten von Lithium-Ionen-Batterien erfüllt.

Batterien dieses Typs lassen sich jedoch kaum noch verbessern. Zudem sind die für den Ladungstransport in diese Batterien eingesetzten flüssigen Elektrolyte brennbar. Mehr Sicherheit und weitere Vorteile bieten dagegen Feststoffbatterien. Hier werden die Flüssigkeiten durch Feststoffelektrolyte ersetzt, die höhere Spannungen und Betriebstemperaturen aushalten. Deshalb lassen sich Feststoffbatterien schneller auf- und entladen. Ausserdem speichern sie mehr Energie pro Gewichtseinheit.

Besonders Automobilhersteller interessieren sich deshalb für die Optimierung von Feststoffbatterien. Bislang sind die exakten Vorgänge in derartigen Stromspeichern aber noch nicht ausreichend gut verstanden. So wissen Ingenieure noch nicht, was in ihrem Inneren beim Auf- und Entladen vorgeht. «Um die Feststoffbatterien weiter zu entwickeln, müssen wir die elektromechanischen Prozesse verstehen, die sich in ihnen abspielen», erklärt Xiaohan Wu, der die Untersuchungen im Rahmen seiner Promotion in der Forschungsgruppe Batteriematerialien und Diagnostik am Paul Scherrer Institut PSI durchführte.

In einem Gemeinschaftsprojekt mit dem Auto-Hersteller Toyota konnten PSI-Forschende diesem Ziel nun einen entscheidenden Schritt näherkommen.