Lithium-Ionen-Batterien lassen sich schneller laden als andere Akkus und sind vielfältig einsetzbar. Allerdings sind sie nicht ganz ungefährlich, erklärt Wolfgang Binder aus der Forschungsgruppe für Makromolekulare Chemie an der MLU: "Die Elektrolyte, in denen die Ionen für den Stromfluss zwischen den Elektroden transportiert werden, sind leicht entzündlich, was bei Beschädigungen der Batterie zu Feuer und Explosionen führen kann." Daher haben sich Binder und seine Kollegin Anja Marinow darangesetzt, die Batterien sicherer zu machen. "Wir haben ein Polymer entwickelt, mit dem die Batteriezelle gefüllt wird. In dieser Substanz ist das Elektrolyt gebunden, die Ionen können jedoch weiter frei zwischen den Elektroden zirkulieren", erklärt Marinow. "Die Füllung hat eine gelartige Konsistenz und kombiniert die hohe Leitfähigkeit von Flüssigkeiten mit der thermischen Stabilität und Robustheit von Polymeren."

Mit Gel gefüllte Batterien sind nicht grundsätzlich neu, doch Lithium-Ionen-Akkus wurden aus Gründen bisher anders hergestellt. "In bisherigen Lithium-Ionen-Akkus erzeugen die flüssigen Elektrolyte beim ersten Ladevorgang eine stabilisierende Schicht an den Elektroden, die für die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Batterie entscheidend ist", sagt Marinow. "Bei Gel-Elektrolyten brauchen wir dafür allerdings ein grundlegend neues Design." Ein in das Polymer eingebautes Ionen-Gerüst habe das Problem gelöst.

Neben der erhöhten Sicherheit liefern die neuen Akkus länger Strom und sind leistungsfähiger, so Wolfgang Binder: "Bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen gelten etwa 3,6 Volt als kritische Größe für die Stabilität der Elektrolyte. Unsere gelartigen Elektrolyte sind auch bei über fünf Volt stabil." Darüber hinaus ließe sich das Gel aus den Batterien nach eine Defekt oder nach Ablauf der Lebensdauer relativ unkompliziert recyclen. Der Weg bis zur industriellen Massenfertigung der neuen Lithium-Ionen-Akkus ist allerdings noch weit. Zunächst müssen Langzeitstudien mit dem neuen Energieträger durchgeführt werden.

pm/jar