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8 Elektronik 20 2023 Impulse Akku-Revolutionäre Schweizer Forscher denken Batterien neu Die vom Empa-Spinoff BTRY neu entwickelten Dünnschichtbatterien sind nicht nur sicherer und langlebiger als herkömmliche Li-Ion-Akkus sie sind auch wesentlich umweltfreundlicher in der Herstellung und lassen sich in nur einer Minute aufund entladen Im Vergleich zu anderen bestehenden oder sich entwickelnden Batterietechnologien bringt die Feststoffbatterie auf Lithiummetallbasis die von den beiden Forschern Abdessalem Aribia und Moritz Futscher aus dem Labor »Thin Films and Photovoltaics« an der Eidgenössischen Materialprüfungsund Forschungsanstalt Empa entwickelt wurde wesentliche Vorteile mit sich So kann sie beispielsweise innerhalb von einer Minute aufund wieder entladen werden hält rund zehnmal so lang wie ein Lithium-Ionen-Akku und ist unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen Außerdem ist sie im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Akkus nicht brennbar – ein großer Pluspunkt denn heutige Akkus gelten als Gefahrgut Falsche Handhabung oder Beschädigung einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Zelle kann zu einem Brand führen der giftige Gase freisetzt und sehr schwer zu löschen ist »Wenn man dagegen unsere Batterie mit einer Schere durchschneidet hat man einfach zwei halb so gute Batterien« erklärt Aribia Diese vielversprechende Technologie wollen Aribia und Futscher nun auf den Markt bringen Gemeinsam mit Laborleiter Yaroslav Romanyuk haben sie ein Spinoff namens »BTRY« gegründet Neuartige Dünnschicht-Festkörperbatterie für kommerzielle Anwendungen Die neuartige Batterie ist eine sogenannte Dünnschicht-Festkörperbatterie Die Technologie an sich ist nicht neu Solche Batterien sind bereits seit den 1980er-Jahren bekannt Aufgrund der sehr geringen Masse ihrer Dünnschichtkomponenten – die ganze Zelle ist nur wenige Mikrometer dick – konnten sie bisher aber nur sehr wenig Energie speichern Futscher und Aribia ist es nun gelungen die Dünnschichtzellen aufeinander zu stapeln und somit ihre Kapazität zu erhöhen Damit wird die Batterie interessant für kommerzielle Anwendungen Die Herstellung der Dünnschichtzellen erfolgt mittels Vakuumbeschichtung Die gewünschten Materialien werden in einer Vakuumkammer zu einzelnen Atomen zerstäubt die sich dann in einer präzise kontrollierten Schicht auf dem Zielsubstrat absetzen »Solche Herstellungsmethoden werden heute im großen Stil bei der Herstellung von Halbleiterchips und Glasbeschichtungen angewendet« so Futscher Das sei von Vorteil denn die Maschinen und das Knowhow für die Herstellung der neuen Batterie seien somit weitgehend vor handen Die hochpräzise Herstellungsmethode hat einen weiteren Vorteil Im Gegensatz zur traditionellen Kochtopfmethode der Batterieherstellung fallen bei der Produktion der BTRY-Batterie keine toxischen Lösungsmittel an Allerdings fällt die Dünnschichtbatterie dadurch auch teurer aus Ihre Anwendung sehen die Forscher deshalb vor allem in Produkten bei denen der Preis der Batterie nur einen geringen Anteil an den Gesamtkosten des Geräts hat – etwa bei Smartphones und Smart-Haben Großes vor mit der Batterietechnologie CEO Moritz Futscher l und CTO Abdessalem Aribia r im Coating Competence Center der Empa Bild Empa