Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), der Forschungsarm des Pentagons, will Lithium-Ionen-Akkus so klein machen wie nie zuvor. Um entsprechende 3D-Mikrobatterien zu ermöglichen, arbeiten Forscher an der University of California in Los Angeles (UCLA) an einem neuen Elektrolyt, durch das der Strom zwischen den Elektroden fließt. Langfristiges Ziel sind Akkus, die nicht größer sind als ein Salzkorn.
Zweck des Projekts ist es, Lithium-Ionen-Akkus zu einer geeigneten Stromversorgung beispielsweise für Mikrosensoren zu machen. Die grundlegende Idee ist, dass mit den richtigen 3D-Strukturen sehr kompakte und dennoch leistungsfähige Batterien möglich werden. "Wir wollen die gleichen Leistungs- und Energiedichten wie bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus erreichen, aber den Footprint deutlich veringern", sagt die UCLA-Verfahrenstechnikerin Jane Chang.
Speziell setzen die Wissenschaftler auf Nanodrähte in einer Anordnung, bei der das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen möglichst groß wird und damit auch die erreichbare Energiedichte. Eben diese Nanodrähte überzieht Chang mit dem neuartigen festen Elektrolyt, einem Lithium-Aluminiosilikat. Dabei kommt ein spezielles Verfahren zum Einsatz, um atomdünne Schichten des Materials aufzutragen.
Chang hat Forschungsergebnisse zum Einsatz des Lithium-Aluminiosilikat als Elektrolyt für 3D-Mikrobatterien im Rahmen des 57th International Symposium and Exhibition der American Vacuum Society präsentiert. Das ist allerdings nur ein erster Schritt auf dem Weg zu salzkorngroßen Akkus. Zwar existieren bereits einige der anderen notwendigen Komponenten wie geeignete Elektroden. Ein funktionierender Prototyp wurde aber bislang nicht realisiert. (pte/tö)