Die Technologietransferstelle der Universität Genf – Unitec – feierte diese Woche ihr 20-jähriges Bestehen. Im Rahmen eines feierlichen Anlasses zum Jubiläum vergab Unitec daher erstmals eine Auszeichnung für die Erfindung des Jahres. Empfänger des neuen Preises sind Forscher der Empa und der Universität Genf für ihre neu entwickelte Methode, einen Elektrolyten aus closo-Borat in eine ebenfalls vom Team neu entwickelte Natrium-Festkörperbatterie zu integrieren. Festkörperbatterien gelten als vielversprechende Lösung der Zukunft: Sie lassen sich schneller laden, können grössere Energiemengen aufnehmen und gewährleisten eine höhere Sicherheit, da sie schwer entflammbar sind.

Eine solche Festkörperbatterie hatten Empa-Forschende um Arndt Remhof in Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Genf Ende 2017 entwickelt. Der (feste) Elektrolyt besteht dabei aus closo-Borat, das als Pulver gemischt zu einer Schicht gepresst und zwischen die Anode und die Kathode (die beiden Pole der Batterie) eingebracht wird. Diese Variante birgt allerdings – buchstäblich – Lücken, denn der notwendige Kontakt zwischen der closo-Borat-Schicht wird durch Risse in der Oberfläche der Kathode, die aus porösem Natriumchromoxid (NaCrO₂) besteht, beeinträchtigt. Diese Risse verhindern einen durchgehenden Kontakt zum Elektrolyten, was den Fluss der Ionen, also der Ladungsträger, erschwert und somit die Ladeleistung des Akkus beeinträchtigt.

Empa-Wissenschaftler Léo Duchêne und sein Kollege Romain Moury von der Universität Genf lösten dieses Problem mit der Entwicklung eines neuen Verfahrens, um den Elektrolyten praktisch «nahtlos» zwischen Anode und Kathode einzufügen. Dabei werden die closo-Borat-Salze in einer Flüssigkeit gelöst und zwischen Kathode und Anode «gegossen». Dann erfolgt die Trocknung, bei der die Flüssigkeit verdampft und nur closo-Borat-Partikel zurückbleiben, die – aufgrund ihres vormals gelösten Zustands – in jede noch so kleine Unregelmässigkeit der Kathode eindringen können. Somit ist ein durchgehender Kontakt zwischen den einzelnen Schichten des Akkus gewährleistet, die Leistungsfähigkeit der Batterie steigt.

Für dieses neuartige Verfahren werden die Erfinder nun mit dem «Innovation of the Year»-Preis ausgezeichnet. «Dieser Preis ist ein Zeichen dafür, dass wir mit unserer Forschung auf dem richtigen Weg sind», so Duchêne. «Es gibt aber immer noch viel zu tun.» Derzeit ist das Team daran, die Natrium-Festkörperbatterie weiter zu entwickeln mit dem Ziel, diese noch leistungsfähiger zu machen, damit sie am Markt bestehen kann.