Oak Ridge Laboratory in den USA entwickelt superionische Polymere zur Verbesserung der Leistung von Festkörperbatterien_Weltnachrichten

Oak Ridge Laboratory in den USA entwickelt superionische Polymere zur Verbesserung der Leistung von Festkörperbatterien

2026-04-13 08:58

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de.wedoany.com-Bericht: Wissenschaftler des Oak Ridge National Laboratory in den USA haben ein neuartiges superionisches Polymer entwickelt, das das Problem des langsamen Ionentransports in Festkörperbatterien lösen und die Batterietechnologie in Richtung sichererer und effizienterer Entwicklung vorantreiben könnte.

Dieser innovative Ansatz, der vom Forschungsteam des Oak Ridge National Laboratory des US-Energieministeriums entwickelt wurde, zielt auf das Problem der eingeschränkten Ionenbewegung im Elektrolyten ab und erreicht einen ultraschnellen Ionentransport durch die Steuerung der chemischen Zusammensetzung des Lithiumsalzpolymers. Der forschende Wissenschaftler Catalin Gainaru erklärt: „Die Realisierung eines schnellen Ionentransports war immer eine Hauptherausforderung für Polymerelektrolyte, aber unsere jüngste Forschung zeigt, dass dies möglicherweise kein Problem mehr ist.“

Batterien bestehen typischerweise aus einer Kathode, einer Anode und einem Elektrolyten, wobei sich Ionen während des Lade- und Entladevorgangs durch den Elektrolyten bewegen. Herkömmliche Batterien verwenden häufig flüssige oder Gelelektrolyte, während Festkörperbatterien feste Elektrolyte einsetzen, jedoch mit Einschränkungen wie Materialversprödung oder Verarbeitungsschwierigkeiten konfrontiert sind. Im Gegensatz dazu bieten Polymerelektrolyte Vorteile wie gute Flexibilität und einfache Herstellung, wiesen in der Vergangenheit jedoch eine unzureichende Ionenleitfähigkeit auf.

Das Forschungsteam hat nun durch die Zugabe von zwitterionischen Molekülgruppen die Polymerstruktur angepasst, sodass sich Ionen in taschenförmigen Ansammlungen bilden und zu durchgehenden Kanälen verbinden. Der herausragende Forscher Dr. Tomonori Saito erklärt: „Der ORNL-Polymerelektrolyt enthält polare Segmente, die die Einbindung von Lithiumsalzen begünstigen und die Ionenbeweglichkeit erheblich erhöhen.“ Bei optimierter Konfiguration, wenn etwa 80 % der Polymereinheiten funktionalisiert sind, kann die Ionenbewegungsgeschwindigkeit um mehrere Größenordnungen erhöht werden, was die Leitfähigkeit deutlich verbessert.

In Zukunft plant das Team, Supercomputing und künstliche Intelligenz einzusetzen, um den Mechanismus des superionischen Verhaltens von Polymeren eingehend zu untersuchen und den Anwendungsbereich zu erweitern. Saito fasst zusammen: „Es ist schwer, alle Technologien vorherzusagen, die diese Entdeckung nutzen könnten. Jede Anwendung, die eine undurchlässige Barriere erfordert, aber den freien Durchgang von Ionen ermöglicht, ist eine potenzielle Anwendungsrichtung.“ Die Forschung wurde in der Fachzeitschrift „Materials Today“ veröffentlicht.

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