Ein Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of California, San Diego, hat ein neuartiges Elektrodendesign aus einer Metalllegierung entwickelt, das die Gesamtleistung von Festkörperbatterien der nächsten Generation verbessern soll. Die zugehörige Forschungsarbeit wurde in der Fachzeitschrift *Nature Communications* veröffentlicht.

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf die Eigenschaften von Lithium-Aluminium-Legierungsanodenmaterialien und erreichte durch die Anpassung des Lithium-Aluminium-Verhältnisses eine präzise Kontrolle der Mikrostruktur des Materials. Die Forscher entdeckten, dass eine Erhöhung des Anteils der lithiumreichen β-Phase die Migrationsrate von Lithiumionen innerhalb der Legierung signifikant verbesserte. Diese Phase bildet einen effizienten Kanal für den Ionentransport mit einer Diffusionsrate, die mehr als 10 Milliarden Mal höher ist als die der lithiumarmen α-Phase.

Die Forscher Chen Zheng und Yu-joo Quan von der Jacobs School of Engineering der University of California, San Diego, leiteten das Projekt in Zusammenarbeit mit Forschungsteams der University of California, Irvine, der University of California, Santa Barbara und LG Energy Solutions. Experimentelle Daten zeigen, dass Festkörperbatterien mit β-Phasen-Lithium-Aluminium-Legierungselektroden nach 2000 Lade-Entlade-Zyklen eine stabile Kapazität aufweisen.

Diese Studie etabliert erstmals ein Korrelationsmodell zwischen der β-Phasenverteilung und den Lithiumionen-Diffusionseigenschaften in Lithium-Aluminium-Legierungen. Die Ergebnisse eröffnen neue Wege für die Entwicklung zukünftiger Legierungselektroden und tragen zur Verbesserung der Energiedichte, der Ladeeffizienz und der Zyklenstabilität von Elektrodenmaterialien bei. Dieser technologische Durchbruch hat positive Auswirkungen auf die Entwicklung von Energiespeichern mit hoher Kapazität, die für Elektrofahrzeuge geeignet sind.

Die Entwicklung neuartiger Metalllegierungselektroden stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Festkörperbatterietechnologie dar. Durch die Optimierung des Elektrodenmikrostrukturdesigns haben Forscher einen neuen technologischen Weg für die praktische Anwendung von Hochleistungsenergiespeichersystemen aufgezeigt.

Weitere Informationen: Yuju Jeon et al., „Lithiumdiffusionskontrollierte Lithium-Aluminium-Legierungsanode für Festkörperbatterien“, *Nature Communications* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Nature Communications*