Batterieschichten

Kompetenzen

Schema Al-Festkörperbatterie
© Foto Fraunhofer IWS Dresden

Schema Al-Festkörperbatterie

Ein stetig wachsender Bedarf an Batterien mit hohen Energiedichten für Anwendungen im Automobilbereich, für mobile elektronische Geräte, zur Speicherung von Energie aus erneuerbaren Ressourcen, sowie die zunehmend begrenzte Verfügbarkeit von Lithiumquellen sind Antrieb für die Suche nach alternativen Materialien in zukünftigen Batteriesystemen. Mehrfach geladene Ionen wie  Mg2+, Ca2+ und Al3+ könnten sich dabei als vielversprechende Kandidaten erweisen, da während der Lade- und Entladezyklen gleich mehrere Elektronen pro Übergang transportiert werden können. So können Batterien, welche über Al3+-Ionen einen Ladungsaustausch realisieren, größere spezifische Kapazitäten und Energiedichten als konventionelle Lithiumionen-Batterien erreichen.

Neben der Forderung nach einer möglichst großen Energiedichte spielt die Anzahl der Zyklen, welche eine Batterie in ihrem Einsatz funktionsfähig durchlaufen kann, eine bedeutende Rolle. Eine technologische Lösung zu beiden Forderungen bei gleichzeitiger Rücksichtnahme auf die Einhaltung höchster Sicherheitsaspekte stellt die Dünnschichtbatterie (engl.: Thin Film Battery, TFB) unter Verwendung eines nicht brennbaren  Festkörperelektrolyten  dar. Die gesteigerte Zyklenanzahl ist dabei auf das Ausbleiben einer möglichen Passivierung der Elektrodenoberflächen infolge des Kontakts mit einem Flüssigelektrolyten im Inneren der Batterie zurückzuführen. Dessen ungeachtet finden sich in der wissenschaftlichen Literatur nur wenige Berichte zu sekundären, d.h. wiederaufladbaren, Aluminiumbatterien.