Ein gemeinsames Forschungsteam in Südkorea hat kürzlich die Leistung von Festkörperbatterien durch ein optimiertes Strukturdesign verbessert und dabei auf teure Metallmaterialien verzichtet. Diese Forschung bietet einen neuen Ansatz zur Bewältigung der Herausforderungen, Kosten, Leistung und Sicherheit bei dieser Batterieart in Einklang zu bringen.

Das Team wurde von Professoren mehrerer südkoreanischer Universitäten geleitet, darunter Professor Dong-Hwa Seo vom Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Nature Communications* veröffentlicht. Im Fokus der Forschung stand die Verwendung kostengünstiger Zirkoniumhalogenide als Festkörperelektrolyte und die gezielte Steuerung ihrer Kristallstruktur durch die Einführung zweiwertiger Anionen wie Sauerstoff oder Schwefel. Dadurch wird der Lithiumionen-Transportweg erweitert und eine höhere Ionenleitfähigkeit erzielt.

Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass der strukturell optimierte Festkörperelektrolyt bei Raumtemperatur eine Ionenleitfähigkeit von bis zu ca. 1,78 mS/cm erreicht und damit die für praktische Batterieanwendungen erforderliche Leitfähigkeit erfüllt. Im Vergleich zu herkömmlichen Zirkonium-basierten Elektrolyten ist seine Lithiumionenmobilität um das Zwei- bis Vierfache erhöht.

Das Forschungsteam nutzte verschiedene hochpräzise Analyseverfahren, darunter hochauflösende Röntgenstreuung und Verteilungsfunktionsanalyse, kombiniert mit theoretischen Berechnungen, um den fördernden Effekt der Strukturmodulation auf den Ionentransport zu bestätigen.

Jin Zaisheng, einer der Hauptautoren der Studie, erklärte, dass diese Arbeit den Fokus der Batteriematerialentwicklung von der Frage „Welche Materialien sollen verwendet werden?“ auf die Frage „Wie sollen sie designt werden?“ verlagert. Professor Xu Donghua betonte: „Mit dieser Forschung haben wir ein Designprinzip entwickelt, das kostengünstige Rohstoffe nutzt, um gleichzeitig die Kosten und die Leistung von Festkörperbatterien zu verbessern. Es birgt großes Potenzial für industrielle Anwendungen.“ Diese Forschung bietet einen wichtigen technologischen Weg für die Entwicklung von Festkörperbatterien der nächsten Generation, die hohe Sicherheit, gute Leistung und niedrige Kosten vereinen.

Weitere Informationen: Autoren: Jae-Seung Kim et al., Titel: „Divalent Anion-Driven Zirconium-Based Halogenide Solid Electrolyte Framework Modulation and Its Application in All-Solid-State Batteries“, veröffentlicht in: *Nature Communications* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Nature Communications*