Wörth am Main | Oktober 2024. Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie schlagen Forscher die Entwicklung sicherer und recycelbarer Elektrolyte vor, die Lithium-Batterien effizienter und umweltfreundlicher machen könnten. Diese Elektrolyte sollen mechanische Stabilität und hohe Leitfähigkeit vereinen und eine Lösung für derzeitige Sicherheitsrisiken durch brennbare Lösungsmittel bieten.

Erhöhte Sicherheit und Recyclingfähigkeit durch dual vernetzte Strukturen

Den Autoren der Studie zufolge ermögliche die duale Netzwerkstruktur aus dynamischen und kovalenten Quervernetzungen eine stabilere Aufnahme von ionischen Flüssigkeiten, was die elektrochemische und thermische Stabilität des Materials steigere. Mit Leitfähigkeitswerten über 10⁻⁴ S cm⁻¹ bei Raumtemperatur und einer Hitzebeständigkeit bis zu 300 °C könnte der neue Elektrolyt wesentliche Fortschritte in der Batterietechnologie erzielen. Die Forscher betonen, dass dieser Aufbau entscheidend zur Erhöhung der Sicherheitsstandards in der Lithium-Batterie-Technologie beitragen könnte.

Synergie aus Festigkeit und Leitfähigkeit durch innovative Materialstruktur

Laut Studienangaben kombiniere das neue Elektrolytdesign dynamische und kovalente Quervernetzungen, was mechanische Festigkeiten bis 0,7 MPa ermögliche und gleichzeitig die Ionentransportkapazität stärke. Diese duale Netzwerkstruktur soll zudem die Möglichkeit zur Wiederverarbeitung bei 70 °C eröffnen, ohne die elektrochemische Leistung zu beeinträchtigen. Damit, so die Studie, erreiche der Elektrolyt eine vollständige Wiederverwertbarkeit und entspreche damit den Anforderungen einer Kreislaufwirtschaft.

Weg für nachhaltige Batterietechnologie in industriellen Anwendungen

Die Studienautoren sehen großes Potenzial für den Einsatz dieser Gel-Elektrolyte in der Industrie, gerade wegen der erhöhten Sicherheit und Recycelbarkeit. Durch thermische und photochemische Polymerisation, wie es im Bericht heißt, sei die einfache Integration des Materials in Batteriearchitekturen möglich. Diese Poly(ionischen Flüssigkeiten)-basierten Gele könnten laut der Studie entscheidend zur Weiterentwicklung sicherer und langlebiger Batterien beitragen und wären besonders für Anwendungen geeignet, die hohe Sicherheitsstandards verlangen.

Quelle: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202403487