Doorbraak Duitse onderzoekers bij ontwikkeling solid-state batterijen

De ontdekking betekent een aanzienlijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van veiligere en efficiëntere batterijen voor grootschalige energieopslag.

Unieke samenstelling
Een team onder leiding van professor Thomas Fässler van de leerstoel Anorganische Chemie met focus op Nieuwe Materialen heeft naar eigen zeggen een baanbrekende ontdekking gedaan. De onderzoekers vervingen gedeeltelijk lithium in een lithium-antimonideverbinding door het metaal scandium. Hierdoor ontstaan specifieke ‘gaten’ in het kristalrooster van het geleidende materiaal.

Die helpen de lithium-ionen om gemakkelijker en sneller te bewegen, wat resulteert in een nieuw wereldrecord voor ionengeleiding. De gemeten geleiding overtrof die van bestaande materialen zo sterk dat het team samenwerkte met de leerstoel Technische Elektrochemie onder professor Hubert Gasteiger om het resultaat te bevestigen. Medeauteur Tobias Kutsch, die de validatietests uitvoerde, legt uit: ‘Omdat het materiaal ook elektriciteit geleidt, vormde het een bijzondere uitdaging en moesten we onze meetmethoden aanpassen.’

Praktische toepassingen
Fässler ziet groot potentieel voor het nieuwe materiaal: ‘Ons resultaat vertegenwoordigt momenteel een aanzienlijke vooruitgang in fundamenteel onderzoek. Door kleine hoeveelheden scandium toe te voegen, hebben we een nieuw principe ontdekt dat een blauwdruk zou kunnen zijn voor andere elementcombinaties.’

Hoewel nog veel tests nodig zijn voordat het materiaal in batterijcellen kan worden gebruikt, is Fässler optimistisch. ‘Materialen die zowel ionen als elektronen geleiden, zijn bijzonder geschikt als additieven in elektroden. Vanwege de veelbelovende praktische toepassingen hebben we al een patent aangevraagd voor onze ontwikkeling.’

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Energy Materials.