de.wedoany.com-Bericht: Einem Forschungsteam des Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) ist es gelungen, mit einem gummiartigen, elastischen ionenleitenden Material die Lebensdauer und Stabilität von sulfidbasierten Festkörperbatterien zu verbessern. In Zusammenarbeit mit den Teams von Professor Seong-Ju Hwang von der Yonsei-Universität und Professor Ho Seok Park von der Sungkyunkwan-Universität führten die Forscher ein elastisches ionenleitendes Polymer in sulfidbasierte Festkörperbatterien ein, um Rissbildung und Grenzflächendegradation während des Lade- und Entladevorgangs zu reduzieren.

Festkörperbatterien gelten als die nächste Generation von Energiespeichersystemen, da sie durch den Einsatz von Festelektrolyten eine höhere Sicherheit bieten. Sulfidbasierte Elektrolyte, die eine flüssigkeitsähnliche Ionenleitfähigkeit aufweisen, ermöglichen schnelles Laden und hohe Leistung und stehen daher im Fokus globaler Batteriehersteller. Allerdings sind sulfidbasierte Festkörperbatterien während der Lade-Entlade-Zyklen mit inneren Spannungen und Rissbildung aufgrund von Volumenänderungen der Elektroden konfrontiert, was die Ionen- und Elektronentransportwege blockiert und zu Kapazitätsverlust sowie verkürzter Lebensdauer führt.

Frühere Forschungsansätze, die Pufferschichten zwischen Elektrode und Elektrolyt einbrachten, führten oft zu einer verringerten Ionenleitfähigkeit oder unerwünschten Nebenreaktionen. Um diese Einschränkungen zu überwinden, entwickelte das Forschungsteam einen Verbundelektrolyten, bei dem ein elastisches ionenleitendes Polymer in den sulfidbasierten Elektrolyten eingebracht wird. Dieses Polymer absorbiert die Spannungen, die durch die Ausdehnung und Kontraktion der Elektroden während der Zyklen entstehen, verbessert die Haftung zwischen Elektrode und Elektrolyt, unterdrückt die Rissbildung, füllt innere Hohlräume im Elektrolyten und schafft zusätzliche Wege für den Lithiumionentransport.

Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass Batterien mit diesem elastischen Polymer in wiederholten Lithium-Abscheidungs-/Ablösetests über 2500 Stunden stabil betrieben werden konnten. Nach 200 Lade-Entlade-Zyklen behielten Batterien ohne das elastische Polymer nur 22 % ihrer ursprünglichen Kapazität, während Batterien mit dem Polymer eine Kapazitätserhaltung von 75 % aufwiesen. Die Technologie verringert zudem die Abhängigkeit von hohem externem Stapeldruck und zeigte auch unter Niederdruckbedingungen eine relativ stabile Leistung.

Das Forschungsteam plant, die Technologie in größeren Batteriezellen und unter realen Betriebsbedingungen von Elektrofahrzeugen weiter zu validieren. Die Forschungsergebnisse wurden in der Mai-Ausgabe 2026 der Fachzeitschrift „Energy Storage Materials“ (Impact Factor 20,2) veröffentlicht. Dr. Dong Wook Kim ist der korrespondierende Autor, Juhyoung Kim (KRICT-Yonsei-Universität) und Hyo Won Bae (KRICT-Sungkyunkwan-Universität) sind die gemeinsamen Erstautoren. Die Studie wurde durch das KRICT-Grundlagenforschungsprogramm und das globale TOP-Strategieforschungsprogramm (GTL24011-000) des Nationalen Forschungsrates für Wissenschaft und Technologie (NST) unterstützt.