Unter der Leitung der Queen Mary University of London wurden in der Autobatterietechnologie neue Fortschritte erzielt. Die von In-situ-Bildgebungstechnologie geleitete Forschung hat ein Doppelschichtelektrodendesign entwickelt, das die Zyklenstabilität und Schnellladefähigkeit der Batterie deutlich verbessert und gleichzeitig die Produktionskosten um 20 bis 30 Prozent senken kann.

Die in Nature Nanotechnology veröffentlichte Forschungsarbeit wurde von Dr. Lu Xuekun, einem Experten für grüne Energie an der Universität, geleitet. Mithilfe eines evidenzbasierten Designansatzes konstruierte das Forschungsteam eine doppelschichtige Verbundelektrode auf Siliziumbasis und überwand damit effektiv die technische Herausforderung der schnellen Elektrodendegradation, die durch die 300-prozentige Volumenausdehnung von Silizium während des Ladens und Entladens verursacht wird. Dieser Durchbruch eröffnet neue Wege für die Entwicklung von Hochleistungs-Autobatterien der nächsten Generation.

In dieser Studie wurden erstmals multiskalige und multimodale In-situ-Bildgebungsverfahren eingesetzt, um mikrostrukturelle Veränderungen von einzelnen Partikeln bis hin zu ganzen Elektroden zu visualisieren. Dr. Lu Xuekun erklärte: „Durch die Integration mehrerer In-situ-Bildgebungsverfahren zeigt diese Arbeit erstmals den Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und elektrochemischer Leistung auf verschiedenen Skalen. Dies ebnet den Weg für innovative dreidimensionale Verbundelektrodenstrukturen und könnte derzeitige technologische Engpässe bei Energiedichte, Lebensdauer und Ladegeschwindigkeit von Autobatterien überwinden.“

Professor David Greenwood, Experte am High Value Manufacturing Catapult Center, kommentierte: „Elektroden mit hohem Siliziumgehalt sind ein wichtiger Schritt zur Entwicklung von Batterien mit hoher Energiedichte. Diese Forschung vertieft unser Verständnis der Beziehung zwischen der Mikrostruktur der Elektrode und der Leistungsminderung und legt eine wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung besserer Autobatterien in der Zukunft.“

Weitere Informationen: Xuekun Lu et al., „Enthüllung elektrochemischer mechanischer Prozesse in Graphit-Silizium-Verbundwerkstoffen für die Entwicklung nanoporöser und mikrostrukturierter Batterieelektroden“, Nature Nanotechnology (2025). Zeitschrifteninformationen: Nature Nanotechnology