Eine experimentelle Festkörperbatterie funktioniert auch bei −40 °C einwandfrei – einer Temperatur, bei der die Kälte die Leistung dieses Batterietyps normalerweise stark beeinträchtigt.
In einer Batterie müssen winzige geladene Teilchen, sogenannte Lithium-Ionen, zwischen zwei Elektroden wandern. Diese Bewegung ermöglicht es, Energie zu speichern und wieder abzugeben. In herkömmlichen Batterien durchqueren die Ionen eine Flüssigkeit. Festkörperbatterien versuchen, diese Flüssigkeit durch ein festes Material zu ersetzen.
Das Problem tritt insbesondere bei sehr niedrigen Temperaturen auf. Die Ionen bewegen sich dann in bestimmten festen Materialien deutlich schwieriger. Die Batterie verliert an Effizienz und funktioniert möglicherweise irgendwann nicht mehr richtig. Forschende der Tsinghua-Universität in China suchten daher nach einer Möglichkeit, diesen Durchgang zu erleichtern.
Dazu fügten sie ihrem Material eine leitfähige Substanz namens Polyanilin hinzu. Sie verändert die Verteilung der elektrischen Ladungen im Inneren der Batterie. Dadurch können sich mehr Lithium-Ionen bewegen, auch wenn die Temperatur stark sinkt.
Die Forschenden stellten außerdem einen weiteren Effekt fest. Beim Kontakt mit Lithium begünstigt das neue Material die Bildung einer dünnen Schutzschicht. Diese verringert bestimmte unerwünschte Reaktionen, die die Batterie während des Ladens und Entladens allmählich schädigen.
Konkret funktionierten die im Labor hergestellten kleinen Batterien bei Temperaturen zwischen −40 °C und 45 °C. Diese Kältebeständigkeit könnte für Geräte interessant sein, die im Winter, in Polarregionen oder in großer Höhe eingesetzt werden. Es muss jedoch noch überprüft werden, ob diese Leistung auch bei deutlich größeren Batterien erhalten bleibt.
Bei einem weiteren Versuch absolvierten die Zellen mehr als 13.000 Lade- und Entladezyklen. Allerdings müssen diese beeindruckenden Zahlen relativiert werden, da die Laborbedingungen besonders sind und die tatsächliche Lebensdauer unter anderem von der Größe der Batterie und ihrer Nutzung abhängt.
Der nächste Schritt besteht daher darin, Zellen herzustellen, die denen in realen Geräten näherkommen. Die Forschenden müssen überprüfen, ob ihr Material seine Eigenschaften auch bei größeren Batterien und bei einer größeren Menge an Energiespeichermaterial behält.