Ein südkoreanisches Forschungsteam hat erfolgreich eine neue Separatortechnologie entwickelt, die das Brandrisiko von Lithium-Ionen-Batterien deutlich reduziert und deren Lebensdauer verdoppelt. Diese bahnbrechende Forschung zu Lithium-Ionen-Batterieseparatoren bietet eine neue Lösung für die Entwicklung sichererer und langlebigerer Energiespeicher.

Professorin Soojin Park und Dr. Dong-Yeob Han von der POSTECH, Professorin Tae Kyung Lee von der Gyeongsang National University und Dr. Gyujin Song vom Korea Energy Research Institute führten diese Forschung gemeinsam durch. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Energy & Environmental Science* veröffentlicht.

Die Energiedichte weit verbreiteter Lithium-Ionen-Batterien nähert sich derzeit ihrer theoretischen Grenze. Lithium-Metall-Batterien können zwar mehr Energie speichern, ihre Anwendung wird jedoch seit Langem durch Sicherheitsbedenken eingeschränkt. Beim Laden bilden sich leicht Dendriten an der negativen Lithiummetallelektrode, die den Separator der Lithium-Ionen-Batterie durchstoßen und Kurzschlüsse oder sogar Brände verursachen können.

Das Forschungsteam modifizierte herkömmliche Polyolefin-Separatoren mittels Molekulartechnik, indem es Fluor- und Sauerstoff-Funktionsgruppen chemisch auf deren Oberfläche aufpfropfte. Diese polaren Gruppen regulieren effektiv die Grenzflächenreaktion zwischen Elektrode und Elektrolyt. Der modifizierte Lithium-Ionen-Batterieseparator bewirkt die Bildung einer gleichmäßigen Schutzschicht an der negativen Elektrode und hemmt so das Dendritenwachstum. Gleichzeitig verhindert er die Bildung schädlicher Substanzen an der positiven Elektrode und schützt deren Struktur. Dieses Design stabilisiert beide Elektroden innerhalb der Batterie gleichzeitig.

Unter realen Testbedingungen behält die Batterie mit dem neuen Separator nach 208 Zyklen 80 % ihrer Anfangskapazität. Die Energiedichte der Pouch-Zelle erreicht 385,1 Wh/kg bzw. 1135,6 Wh/L und übertrifft damit gängige kommerzielle Batterien. Dieser Fortschritt in der Lithium-Ionen-Batterieseparator-Technologie dürfte die Reichweite von Elektrofahrzeugen verbessern.

Professor Soojin Park von der Pohang University of Science and Technology erklärte: „Diese Forschung demonstriert eine innovative Methode zur Stabilisierung der Elektroden von Lithium-Metall-Batterien durch molekulares Design. Sie verbessert die Batterielebensdauer, die Sicherheit und die Energiedichte und bleibt gleichzeitig mit bestehenden Herstellungsverfahren kompatibel.“ Professor Tae Kyung Lee von der Gyeongsang National University betonte: „Mithilfe theoretischer Berechnungen und Simulationen haben wir den Mechanismus aufgeklärt, durch den Membranfunktionsgruppen Grenzflächenreaktionen auf atomarer Ebene beeinflussen.“ Dr. Gyujin Song vom Korea Energy Research Institute kommentierte: „Diese Technologie, die hohe Langlebigkeit und Sicherheit vereint, eignet sich für großtechnische Energiespeichersysteme und stellt einen bedeutenden Fortschritt für die Kommerzialisierung von Hochenergiebatterien dar.“ Weitere Informationen: Dong-Yeob Han et al., „Molecularly engineered membrane-driven interface stabilization of Li||NCM811 battery electrodes under real-world operating conditions“, *Energy & Environmental Science* (2025). Zeitschrifteninformationen: Energy & Environmental Science