Funktionsprinzip der kristallinen Siliziumbatterie zur Energiespeicherung

Vielfalt der Energiespeichersysteme. Moderne Energiespeichersysteme sind für eine Entlastung des Stromnetzes und zur Elektrifizierung von Industrie und Verkehr

Was sind die Vorteile von Silizium?

Mit seiner enormen Speicherkapazität hätte Silizium entscheidende Vorteile gegenüber Materialien in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Doch aufgrund seiner mechanischen Instabilität war es bisher kaum möglich, Silizium für die Speichertechnologie zu nutzen.

Was ist der Unterschied zwischen Lithium-Ionen und Silizium?

Beim Aufladen bewegen sich Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode hin und her. Silizium, als das Material mit der höchsten Energiedichte, nimmt besonders viele Lithium-Ionen auf. Dadurch dehnt es sich um 400 Prozent aus und würde auf Dauer zerbrechen. Am Kieler Institut für Materialwissenschaft wird seit fast 30 Jahren an Silizium geforscht.

Was sind die Vorteile einer fester Elektrolyte?

Ein weiterer, großer Vorteil der Verwendung fester Elektrolyte ist die Ermöglichung einer Lithium-Metall-Anode. Durch das Ersetzen der Graphitelektrode im Referenzsystem durch eine Li-Metall-Anode (blau im Diagramm) lassen sich deutliche Zugewinne in der Energiedichte erreichen, weil auf ein Interkalationsmaterial (Graphit) verzichtet werden kann.

Wie viel Silizium enthält eine Batterie?

So ließe sich ihr Speicherpotenzial maximal ausschöpfen. Anoden in herkömmlichen, aufladbaren Batterien bestehen bisher gerade einmal aus etwa 10 bis 15 Prozent Silizium.