Prieto: Neue Lithium-Batterie erhöht Kapazität drastisch

Prieto Battery, ein Spin-off der University of Colorado, arbeitet an einer neuen Technologie für Lithium-Ionen-Batterien. Diese setzt auf dreidimensionale Feststoffe und verzichtet auf das umweltschädliche Elektrolyt herkömmlicher Energiespeicher. Zudem verspricht sie drastische Steigerungen im Bereich von Kapazität und Haltbarkeit.

3D-Struktur für höhere Energiedichte

Bei Prieto rühmt man sich, die erste „echte, dreidimensionale Solid-State-Architektur für Batterien“ kreiert zu haben. Herkömmliche Li-Ionenbatterien schicken die Ionen in eindimensionaler Bewegung über eine zweidimensionale Ebene durch ein Elektrolyt zwischen Anode und Kathode hin und her. Die Forscher bemängeln die langfristige Ineffizienz dieser Wirkweise, die sich in langen Ladezeiten, schneller Entladung und hohem Verschleiß äußert. Dazu ist die Leitflüssigkeit hochtoxisch und leicht entflammbar.

Beim Solid-State-Akku greifen Anode und Kathode ineinander. Die so erzeugte, größere Oberflächer ermöglicht die Bewegung der Ionen in alle Richtungen bei gleichzeitiger Reduktion des Diffusionswegs. Daraus ergeben sich laut den Erfindern eine höhere Energiedichte, stärkerer Output, kürzere Ladezeiten und eine größere Haltbarkeit der Batterie. Das Feststoff-Elektrolyt fungiert dabei gleichzeitig als elektronischer Insulator und Lithium-Ionen-Leiter.

Kupferschaum und Kathodenschlick

Eine Kupferschaum-Struktur in der Batterie dient als Stromabnehmer für die negative Elektrode, die selbst in Form einer Beschichtung aufgetragen ist. Gleiches gilt auch für das Elektrolyt, das über einen Elektropolymerisationsprozess als fehlerlose, selbstheilende Schicht angebracht ist. Die Hohlräume werden mit einer kathodischen, gelartigen Substanz aufgefüllt. Prieto gibt an, dass der komplette Herstellungsprozess ohne giftige Stoffe auskommt und als einzige Säure Zitronensäure eingesetzt wird.

Die Feststoff-Batterie aus den Nano-Labors lässt sich, wie gängige Li-Ionenakkus auch, in verschiedensten Bereichen einsetzen und könnte zukünftig Smartphones, Gadgets aber auch Elektroautos mit Strom versorgen. In Zahlen ausgedrückt lautet das ehrgeizige Ziel, die tausendfache Kapazität und zehnfache Haltbarkeit aktueller Akkus zu bieten. Das Unternehmen hat zur Umsetzung dieser Vision mittlerweile über fünf Mio. Dollar von verschiedenen Interessenten eingesammelt.