Ein Ingenieurteam der University of California, San Diego, hat eine neuartige Anodenstrategie aus Metalllegierungen entwickelt, die die Leistung und Lebensdauer von Festkörperbatterien der nächsten Generation deutlich verbessern und so die Entwicklung praktischer, leistungsstarker Energiespeichertechnologien für Elektrofahrzeuge vorantreiben soll. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Nature Communications* veröffentlicht.

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf Lithium-Aluminium-Legierungsanodenmaterialien und untersuchte die Migration von Lithiumionen in verschiedenen Phasen (lithiumreiche „β“-Phase und lithiumarme „α“-Phase) sowie den Einfluss dieser Phasen auf die Batterieleistung. Durch Anpassung des Lithium-Aluminium-Verhältnisses gelang es den Forschern, die Verteilung der β-Phase in der Legierung gezielt zu steuern.

Forschungen haben gezeigt, dass ein erhöhter Anteil der β-Phase die Lithiumionenbewegung in Metalllegierungen deutlich verbessert. Die β-Phase bildet Kanäle für die Lithiumionendiffusion, die 10 Milliarden Mal schneller erfolgt als in der α-Phase. Gleichzeitig kann die β-Phase eine dichtere und stabilere Elektrodenstruktur ausbilden, wodurch die Lithiumionendiffusionskanäle zwischen Elektrode und Festelektrolyt optimiert werden. Tests belegen, dass Batterien mit β-phasenreichen Lithium-Aluminium-Legierungselektroden höhere Lade- und Entladeraten aufweisen und ihre Kapazität auch nach 2000 Zyklen beibehalten.

Laut Forschern ist dies die erste Studie, die den Zusammenhang zwischen der β-Phasenverteilung und dem Lithiumdiffusionsverhalten in Lithium-Aluminium-Legierungen herstellt. Die Ergebnisse liefern wichtige Anhaltspunkte für die zukünftige Entwicklung von Elektroden auf Legierungsbasis und tragen zur Verbesserung der Energiedichte, der Ladegeschwindigkeit und der Lebensdauer der Elektroden bei. Die Forschungsarbeit wurde von Chen Zheng und Yu-zhu Quan von der Jacobs School of Engineering der University of California, San Diego, geleitet. Beteiligt waren außerdem Forscher der University of California, Irvine, der University of California, Santa Barbara und von LG Energy Solutions.

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