Forscher der TU Ilmenau optimieren Batterien und Akkumulatoren

   
Wissenschaftler der Technischen Universität Ilmenau arbeiten daran, durch Beimischung so genannter Glasbildner die Ströme in Glaselektrolyten zu erhöhen. Glaselektrolyten sind notwendige Bestandteile gängiger Batterien, Akkumulatoren und Superkondensatoren. Lithiumionen-leitende Festelektrolyten, zu denen die von der TU Ilmenau optimierten Glaselektrolyten zählen, sind das Herzstück aller Akkus von Handys und Laptops.

Festelektrolyten finden auch in Farbdisplays Verwendung. Von der Industrie werden sie gern eingesetzt, weil sie im Vergleich zu flüssigen Elektrolyten große Vorteile haben: Vor allem sind sie leichter, ein wesentliches Kriterium für portable Geräte wie Handys und Laptops. Seit langem wird daran geforscht, die schweren Bleiakkus zu ersetzen. Zudem können Festelektrolyten, anders als Schwefelsäure im Bleiakku von Autobatterien, nicht auslaufen.

Im Verbund "Materials World Network" arbeitet das Wissenschaftlerteam um Philipp Maaß an der TU Ilmenau und der Universität Osnabrück mit Forschungsgruppen aus den USA und Schweden daran, Nachteile der Festelektrolyten im Vergleich mit flüssigen Elektrolyten zu beseitigen. Die Strommenge bei gegebener Spannung ist bei Festelektrolyten nicht so hoch. Durch Optimierung der Materialien wird versucht, dies zu ändern und somit die Leistungsfähigkeit von Festkörper-Akkus zu erhöhen. Das Projekt im "Materials World Network" wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der National Science Foundation unterstützt.

Die neuesten Erkenntnisse der Ilmenauer Forscher wurden in der jüngsten Ausgabe der international renommierten Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. In dem Artikel beschreiben die Wissenschaftler den so genannten Misch-Glasbildner-Effekt, also die Erhöhung der ionischen Leitfähigkeiten in Gläsern durch Mischung von Glasbildnern. Sie sehen die Reduktion von Sprung-Aktivierungsbarrieren in heterogenen lokalen Umgebungen der mobilen Ionen als mögliche Ursache des Phänomens. Vergleiche der Theorie mit experimentellen Ergebnissen ergeben eine Barrierenreduktion von etwa 50 Prozent. Die Theorie sagt ein universelles Skalenverhalten von Leitfähigkeitsspektren bei tiefen Temperaturen vorher, das unabhängig vom Mischungsverhältnis der Glasbildner ist.

Technische Universität Ilmenau


Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  Michael Schuch et al.: Mixed Barrier Model for the Mixed Glass Former Effect in Ion Conducting Glasses. Phys. Rev. Lett. 102, 145902 (2009)
  http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.102.145902

AL