Bald könnten Batterien von Elektroautos wie diese weitaus leistungsfähiger sein. Bild: Nissan

Bald könnten Batterien von Elektroautos wie diese weitaus leistungsfähiger sein. Bild: Nissan

Der Hersteller selbst spricht bei dem Ergebnis der gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Nissan Arc, der Universität Tohoku, dem nationalen Institut für Materialwissenschaften (NIMS) und dem japanischen Forschungsinstitut für Synchrotronstrahlung (JASRI) von einem Durchbruch. Die Analysemethode untersucht die Struktur von amorphem Siliziummonoxid (SiO), die als Schlüssel für eine größere Kapazität künftiger Lithium-Ionen-Batterien gilt. Die Methode eröffnet Forschern die Möglichkeit, die Elektrodenstruktur während der Ladezyklen besser zu verstehen.

Silizium (Si) kann im Vergleich zu üblichen kohlenstoffbasierten Materialien größere Mengen an Lithium aufnehmen, besitzt in kristalliner Form aber eine Struktur, die während der Ladezyklen verschleißt und damit die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Amorphes Siliziummonoxid (SiO) weist diese Verschleißanfälligkeit hingegen nicht auf.

Die Grundstruktur von amorphem SiO war bislang unbekannt, was die Verwendung für die Massenproduktion erschwerte. Die neue Methode ermöglicht nun ein präzises Verständnis der amorphen Strukturen von SiO. Sie basiert auf einer Kombination aus struktureller Analyse und Computer-Simulationen.

Die atomare Struktur von SiO wurde bisher als inhomogen betrachtet, die präzise Anordnung der Atome war Gegenstand der Diskussionen. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass seine Struktur die Speicherung einer großen Anzahl von Lithium-Ionen ermöglicht, was wiederum zu einer höheren Leistungsfähigkeit der Batterien führt.

„Die Erfindung dieser neuen Analysemethode ist ein wichtiger Schritt für die Entwicklung der nächsten Generation leistungsfähiger Lithium-Ionen-Batterien“, sagt Takao Asami, Senior Vice President von Nissan und Präsident von Nissan Arc. „Dies wird zweifellos eine unserer Kerntechnologien. Durch die Anwendung der Analysemethode in Forschung und Entwicklung werden wir sicher zur höheren Reichweite künftiger Null-Emissions-Fahrzeuge beitragen.“