Die nächste Generation der Lithium-Batterien
Lithium-basierte Batterien sind derzeit weit verbreitet und aufgrund ihrer hohen Kapazität, des geringen Gewichts und der langen Lebenszeit sehr beliebt. Während die Leistung bei Erhöhung der Sicherheit gesteigert wurde, gewannen lithiumbasierte Festkörperelektrolyten (das ladungsspeichernde Medium), die aus verschiedenen Materialien insbesondere Glas hergestellt werden, an Aufmerksamkeit. Jedoch war die Präparation dünner Schichten mit den gewünschten Eigenschaften mittels einer Technik namens Sputterverfahren problematisch. Europäische Forscher, die von der EU-Finanzierung des Projekts HI-Condelec unterstützt wurden, entwickelten Festkörperelektrolyten (Glas und kristalline Materialien) sowie die notwendigen Technologie für dünne Schichten, die zu einer sehr hohen Leitfähigkeit mit verbesserter chemischer und mechanischer Stabilität führt. Es wurden leistungsstarke computergestützte Werkzeuge entwickelt, um das Materialverhalten von der Atomstruktur bis hin zur Glasstruktur vollständig zu untersuchen und zu charakterisieren, da die Eigenschaften von Grundmaterialien stark von jenen dünner Schichten der gleichen Verbindung abweichen können. Des Weiteren entwickelten die Forscher ähnliche Werkzeuge zur Untersuchung der Stabilität dünnschichtiger Elektrolyten, die durch das Sputterverfahren hergestellt werden, sowie des Stapeleinbauvorgangs an sich. Experimentelle Studien führten zur Bestimmung von Parametern für das Sputterverfahren und zur Untersuchung ionischer Leitwerte in präparierten Materialien. Das Team des Projekts HI-Condelec konnte somit grundlegende Struktur-Eingeschafts-Verbindungen, Verfahrensparameter und Konditionen feststellen, die zur Entwicklung neuer optimaler Zusammenstellungen und einem auswertbaren Elektrolyten für Mikro-Batterien führten. Das Projekt HI-Condelec weitete das Verständnis für Eigenschaften und Verfahrensparameter zur Herstellung dünnschichtiger Festkörperelektrolyten mittels Sputterverfahren aus und stellte einen Mikro-Batterie-Elektrolyten her, der umgesetzt werden kann. Dünnschichtige Festkörperelektrolyten halten das Versprechen als Miniatur-Energiespeichergerät sowie unter anderem als intelligente Fenster oder Displays. Die Auswertung der Ergebnisse könnte große Auswirkungen auf die Elektronikbranche und andere Industriezweige haben, wobei Hersteller und Verbraucher gleichermaßen profitieren können.
