Lead
Lithium-Luft und Lithium-Wasser-Batterien gehören zu den Systemen, welche theoretisch eine 10 bis 20fache höhere Energie als die derzeitgen Lithium-Ionen-Batterien aufweisen. Unser Team arbeitet auf neuen Materialien zur Realisation dieser neuen Batterie-Typen.

Lay summary

Lithium-Luft-Batterien können theoretisch eine 10-20fache höhere spezifische Energie von 11.14 kWh/kg als die von klassischen Lithium-Ionen-Systemen erreichen - vorausgesetzt, man kann die chemischen Prozesse, die zu diesem Idealwert führen genau kontrollieren. Unser Team forscht daher auf zwei Komponenten, die zum Erfolg einer solchen Batterie beitragen sollen, nämlich auf der Entwicklung von selektiven Membranen in der Gruppe von Prof. H.-G. Park von der ETHZ, und auf der Herstellung neuer Elektrolyte in der Gruppe von Prof. K. M. Fromm an der Universität Fribourg. Die Membranen sollen die Reaktion von Lithium mit Luft durch geregelten Ionen- und Sauerstofftransport zu einem kontrollierten Ablauf bringen und gleichzeitig für Reversibilität sorgen. Dies ist derzeit eine sehr grosse Herausforderung in der Forschung. Des Weiteren soll die Entwicklung neuer Elektrolyte für eine verbesserte Ionenleitfähigkeit sorgen und gleichzeitig die Reaktionen an den beiden Batteriepolen fördern. In der Tat benötigt man zwei unterschiedliche Elektrolyte, um die chemischen Abläufe an der Kathode, bzw. an der Anode zu unterstützen und reversibel zu gestalten. Mit innovativen Ideen sollen ganz neue Typen von Elektrolyten synthetisiert und getestet werden. Alle von uns hergestellten Materialien werden auch in realen Batteriesystemen auf ihre Eigenschaften hin getestet und mit kommerziellen Produkten verglichen. Im Idealfall können wir dann zur Realisierung eines neuen Batterie-Typs beitragen, der deutlich bessere Energiespeicherqualitäten als herkömmliche Li-Ionen Batterien besitzt. Als Anwendung wären lokale Energiespeicher denkbar, die an Wind- und Sonnenkraftwerke angeschlossen werden können und momentan überschüssige Energie reversibel speichern können.