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Dieser neuartige Halbleiter kann Ladungsverluste bei der Gewinnung von Solarenergie um rund 75 Prozent reduzieren. Forscher der University of Oxford könnten mit ihrer Entdeckung den Weg für deutlich effizientere Solarzellen ebnen.

Solarzellen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um und sind damit ein wichtiger Bestandteil der Energiewende. Doch Photovoltaik-Anlagen können nicht die gesamte Energie, die von der Sonne an sie abgegeben wird, in Strom umwandeln.

Denn bei der Gewinnung von Sonnenenergie geht ein Teil bereits verloren, bevor der erzeugte Strom überhaupt weitergeleitet werden kann. Grund hierfür sind physikalische Prozesse, die bei der Energiegewinnung stattfinden.

Wissenschaftler der University of Oxford wollen dieses Problem mit einem neuen Halbleiter umgehen. Dieser ist laut den Forschungsergebnissen, die im Fachjournal Nature erschienen sind, in der Lage, Ladungsverluste um bis zu 75 Prozent zu reduzieren.

Solarenergie: Halbleiter reduziert Ladungsverluste

Wenn Sonnenlicht auf das Halbleitermaterial einer Solarzelle trifft, können Photonen Elektronen anregen und aus ihren ursprünglichen Bindungszuständen lösen. Dabei entstehen negativ geladene Elektronen und sogenannte Löcher, die sich wie positive Ladungsträger verhalten.

Damit elektrischer Strom fließen kann, müssen diese Ladungsträger voneinander getrennt und zu den Kontakten der Solarzelle transportiert werden. Doch nicht alle gelangen dorthin, weil unterwegs Elektronen und Löcher wieder aufeinandertreffen können.

Dabei kommt es zur sogenannten Rekombination, die dazu führt, dass Energie in Form von Wärme oder Licht abgegeben wird. So wird die Zahl der Ladungsträger verringert, die tatsächlich zur Stromerzeugung beitragen, und gleichzeitig der Wirkungsgrad der Solarzelle begrenzt.

Problematisch ist hierbei vor allem, dass Materialien, die das Sonnenlicht besonders stark absorbieren, eher zur Rekombination neigen. Die Forscher der University of Oxford wollen diesen Zielkonflikt mit dem Halbleitermaterial Bismutsulfid umgehen.

„Wir konnten aufzeigen, wie eine ungewöhnliche elektronische Struktur eine starke Lichtabsorption mit einer deutlich langsameren Rekombination der Ladungsträger verbinden kann“, erklärt Studienautorin Laura Herz von der University of Oxford. „Damit haben wir ein neues Prinzip für die Gestaltung von Halbleitern gefunden, das uns helfen könnte, Solarenergie effizienter zu nutzen.“

Bismutsulfid als Halbleiter ist ausschlaggebend

Für ihre Untersuchung haben die Forscher dünne Schichten aus Bismutsulfid mit extrem kurzen Laserimpulsen bestrahlt. Mithilfe ultraschneller Terahertz-Spektroskopie konnten sie im Anschluss messen, wie schnell die entstandenen Ladungsträger wieder verschwanden.

„Das besonders Spannende an dieser Entdeckung ist, dass wir nicht einfach eine bestehende Eigenschaft von Halbleitern optimieren, sondern eine völlig neue Art des Halbleiterverhaltens identifiziert haben“, so Herz. „Das Verständnis dieses Mechanismus liefert uns einen Leitfaden, um weitere Materialien mit ähnlich vorteilhaften Eigenschaften zu entdecken – oder diese sogar gezielt zu entwickeln.“

Der entscheidende Vorteil liegt in der besonderen elektronischen Struktur des Materials. Denn Bismutsulfid kann Sonnenlicht sehr gut aufnehmen und dadurch Elektronen anregen.

Anschließend gelangen die erzeugten Ladungsträger jedoch in einen Zustand mit etwas niedrigerer Energie, in dem sie nicht so leicht wieder verloren gehen. Dieser Zustand wirkt wie ein Zwischenspeicher, da die Ladungsträger dort länger erhalten bleiben, anstatt sich schnell wieder miteinander zu verbinden.

So wird die unerwünschte Rekombination deutlich verlangsamt, ohne dass das Material seine Fähigkeit verliert, Sonnenlicht effektiv aufzunehmen. Nach Schätzungen der Forscher könne so die Verlustrate der Ladungsträger um etwa 75 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Materialien, die Licht ähnlich stark absorbieren, reduziert werden.

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Ein großer Teil der weltweiten Energie fließt mittlerweile in Heiz- und Kühlsysteme von Räumen oder Geräten. Ein internationales Forscherteam demonstrierte kürzlich eine Alternative zu klassischen Kompressoren und ermöglicht das Kühlen ohne herkömmliche Kältemittel – und sogar ohne Strom. Das neuartige System nutzt Metallfolien, um Abwärme zu einer Kühlung zu machen. 

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat gemeinsam mit der Universität Tsukuba in Japan ein neuartiges Kühlsystem entwickelt. Die Wissenschaftler stellte ein Konzept vor, das die derzeit gängigen Elektromotoren in Klimaanlagen oder Kühlschränken überflüssig machen könnte. Denn anstatt Strom für den Betrieb zu verwenden, nutzt das System Abwärme als Antrieb.

Möglich macht das eine feste Legierung aus Nickel und Titan. Das Team nutzte für seinen Ansatz zwei Metallfolien anstatt gängiger, klimaschädlicher Kältemittel. Eine Folie zieht sich unter Wärme (im Versuchsaufbau: 86 Grad Celsius) zusammen; es entsteht eine mechanische Kraft. Diese Kraft wird genutzt, um die zweite Folie zu dehnen. Die Kristallstruktur verändert sich durch das kontinuierliche Be- und Entlasten, wodurch dem System Energie entzogen wird.

Kühlen ohne klassische Kältemittel und Strom

Genau dieser Vorgang erzeugt am Ende die gewünschte Kälte. Das Kältemittel erreichte dabei eine Temperaturänderung von knapp 13 Grad Celsius. Auf Bauteilebene soll die Temperatur bisher verlässlich um vier Grad Celsius sinken. Doktor Jingyuan Xu, Young Investigator Group Leader des ZEco Thermal Lab am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT, betonte den Kern der Entwicklung:

Die entscheidende Neuerung ist, dass wir zwei komplementäre Funktionen von Formgedächtnislegierungen kombinieren, sodass eine Folie Wärme in mechanische Arbeit umwandelt, während die andere diese Arbeit in Kälte umwandelt.

Für den Ansatz gibt es einige mögliche Einsatzszenarien. Computer-Prozessoren könnten etwa ihre eigene Abwärme nutzen, um sich herunterzukühlen. Auch in Fahrzeugen könnte die Wärme aus dem Antriebsstrang genutzt werden, um die empfindliche Elektronik zu kühlen.

Der lange Weg aus dem Labor in den Alltag

Derzeit steht die Technologie noch am Anfang. Es handelt sich um eine reine Machbarkeitsstudie aus dem Labor. Die bisher erzielte Absenkung der Temperatur um vier Grad Celsius reicht bei weitem noch nicht aus, um in anspruchsvollen Alltagsanwendungen zu bestehen.

Zudem benötigt das System derzeit noch eine recht heiße Quelle von 86 bis 130 Grad Celsius, um verlässlich zu arbeiten. Gefördert von der Carl-Zeiss-Stiftung im Rahmen des CZS-Nexus-Projekts, der Baden-Württemberg-Stiftung sowie der Hector Fellow Academy arbeitet das Forscherteam aber bereits an der Skalierung.

Ein Mechanismus zur Optimierung soll in den verwendeten Folien liegen. Bei der Parallelschaltung mehrerer Folien könnte der Kühlungseffekt etwa deutlich ansteigen. Dann könnten Kühlgeräte eines Tages mit kostenloser Sonnen- oder Abwärme arbeiten und das Stromnetz auf diesem Weg massiv entlasten.

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Smarte Sensoren im Körper könnten die Medizin grundlegend verändern. Doch herkömmliche Batterien sind im Verdauungstrakt gefährlich. Ein Forscherteam am MIT hat jetzt eine essbare Batterie aus Papier entwickelt, die nach getaner Arbeit einfach wie Brausepulver zerfällt. 

Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat eine kreative Lösung für ein großes Problem in der Medizin entwickelt. Denn es eröffnen sich immer mehr sinnvolle Einsatzszenarien, in denen sich intelligente Sensoren in den menschlichen Körper einsetzen lassen. Doch gewöhnliche Batterien aus Lithium oder Alkali bergen enorme Risiken, gerade im Verdauungstrakt.

Verschluckte Akkus aus heute weitverbreiteten Verbindungen können giftige Substanzen abgeben, gefährliche Gase freisetzen oder das empfindliche Gewebe verätzen. Um das zu verhindern, stecken Hersteller solche Batterien bisher in dicke Schutzhüllen. Das reduziert zwar das Risiko, ist aber in der Folge für riesige Mengen an umweltschädlichem Elektroschrott verantwortlich.

Essbare Batterie verhält sich wie Brausepulver

Die Basis des neuen Energiespeichers besteht aus klassischem Papier. Dieses beschichten die Wissenschaftler mit den Stoffen Magnesium und Molybdäntrioxid. Das führt dazu, dass das Papier im Verdauungstrakt eine elektrische Spannung erzeugen kann. In ersten Versuchen erreichte diese einen Wert von 1,84 Volt.

Die Ergebnisse, die aus der Erprobung an Schweinen stammen, belegen zusätzlich eine Laufzeit von drei Tagen. In dieser Zeit funkte das Gerät zuverlässig über 1,5 Meter an einen Empfänger. In einem anspruchsvolleren Versuch versorgte die Batterie zudem eine Kapsel zur elektrischen Magenstimulation über 20 Minuten hinweg mit der nötigen Energie.

Das Besondere an dem System ist das Ende der Lebensdauer. Wenn die Arbeit einmal erledigt ist, zersetzt sich die Batterie von selbst. Das ist vergleichbar mit essbarem Brausepulver. Erst liefert es sprudelnde Energie und zersetzt sich dann in Substanzen, die der Körper einfach verarbeiten kann. Dabei hinterlässt die elektrische Stimulation des Gewebes keine nennenswerten Schäden.

Was das konkret für die Zukunft bedeutet

Das Team spricht von diversen möglichen Einsatzszenarien. Durch drahtlose RFID-Chips im Magen ließe sich etwa eine Medikamenteneinnahme komplett schmerzfrei verfolgen. Ärzte wüssten sofort live, ob und wann eine Tablette im Körper ankommt. Zudem könnten Mediziner Patienten mit Magenentleerungsstörungen durch sanfte elektrische Impulse schonend behandeln. Dabei soll kaum Elektroschrott anfallen, da die massiven Gehäuse wegfallen.

Trotzdem gibt es noch einen Haken bei der Nachhaltigkeit. Während sich die eigentliche Batterie auflöst, zersetzen sich elektronische Bauteile (etwa die Leiterplatte) nicht biologisch. Das bedeutet, dass der Körper diese weiterhin auf einem natürlichen Weg ausscheiden muss.

Die Lösung ist bisher nicht bereit für die Praxis. Bislang erprobte das Team die Technologie nur an einer kleinen Anzahl von Versuchstieren. Bevor der erste Einsatz im Menschen möglich ist, benötigt es noch weitere klinische Prüfungen.

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Immer mehr Kinder vertrauen sich lieber einem KI-Chatbot als echten Freunden an. Eine Studie aus den USA zeigt, welche Rolle Künstliche Intelligenz bereits im sozialen Leben von Schulkindern spielt und welche Auswirkungen das unter anderem auf das Gefühl von Einsamkeit hat.

KI-Chatbots wie ChatGPT sind inzwischen rund um die Uhr verfügbar und lassen sich mit nur wenigen Klicks auf Smartphone oder Computer nutzen. Auch für Kinder und Jugendliche ist der Zugang damit so einfach wie nie zuvor.

Wie selbstverständlich KI bereits zum Alltag junger Menschen gehört, zeigen die Ergebnisse der JIM-Studie aus dem Jahr 2025. Demnach nutzen 74 Prozent der Zwölf- bis 19-Jährigen KI-Anwendungen für Schulaufgaben, neun Prozentpunkte mehr als im Vorjahr.

Doch die digitalen Helfer werden längst nicht mehr nur zum Lernen und für Hausaufgaben genutzt. Zunehmend spielen sie auch bei persönlichen Fragen und emotionalen Themen eine Rolle und können sogar zum Ersatz für echte Freunde werden.

Wie weit diese Entwicklung bereits fortgeschritten ist, zeigt eine aktuelle Untersuchung aus den USA. Die Ergebnisse zeigen, dass viele Kinder sich inzwischen lieber mit KI-Chatbots als mit echten Freunden unterhalten und ihnen auch persönliche Sorgen und Probleme anvertrauen.

Kinder vertrauen sich lieber KI als echten Freunden an

Für ihre Studie haben die Forscher der University of North Carolina Befragungen mit mehr als 2.300 Schülern der Klassenstufen sechs, sieben und acht an 22 Schulen durchgeführt. In zwei Phasen wurden die Kinder zu ihrem Verhalten in Bezug auf KI-Chatbots befragt.

Wie das Wall Street Journal berichtet, entscheiden sich die Schüler der Mittelstufe zunehmend dafür, soziale Interaktionen mit KI-Chatbots zu pflegen. Demnach gab jeder fünfte Schüler an, mit KI-Chatbots auch emotionale Themen zu besprechen. Auffällig dabei war, dass ausgerechnet diese Kinder zu einem späteren Zeitpunkt in der Befragung häufiger von einem stärkeren Gefühl der Einsamkeit berichteten.

Wenn Kinder menschliche Beziehungen durch Chatbots ersetzen, entgehen ihnen wichtige Lerngelegenheiten, um jene zwischenmenschlichen Fähigkeiten zu entwickeln, die sie ihr ganzes Leben lang brauchen werden.

„Wir haben festgestellt, dass zwei bis vier Kinder in jeder Klasse angeben, die Interaktion mit einem Chatbot der mit einem menschlichen Gleichaltrigen vorzuziehen“, erklärt Studienautor Mitch Prinstein gegenüber dem Wall Street Journal. „Das ist ein ziemlich existenzielles Problem für diese Generation.“

KI-Chatbots gelten als „People Pleaser“

Die Forscher warnen davor, dass Kinder durch den engen Kontakt mit KI-Chatbots möglicherweise die Entwicklung wichtiger zwischenmenschlicher Fähigkeiten verpassen könnten. Der Kontakt zu KI-Chatbots könne auch den Umgang mit anderen Menschen gänzlich verdrängen, warnt die Psychologin Anne Maheux, die ebenfalls an der Untersuchung mitgearbeitet hat.

„Es gibt Forschungsergebnisse, die zeigen, dass die Erfahrungen, die wir in diesem Alter mit Gleichaltrigen machen, eine ganze Reihe von Auswirkungen haben, die bis weit in unser 40. oder 50. Lebensjahr hineinreichen“, so Prinstein. Dieses Verhalten in der Schulzeit könne unter anderem Auswirkungen auf den beruflichen Aufstieg oder auch die Gesundheit haben.

Problematisch ist dabei insbesondere, dass KI-Chatbots im Gegensatz zu echten Freunden rund um die Uhr erreichbar sind. Außerdem antworten sie meist verständnisvoll und stimmen ihren Nutzern häufig zu, statt ihnen zu widersprechen.

Gerade für Kinder und Jugendliche könnte dieses Verhalten als sogenannte „People Pleaser“ problematisch sein. Denn so haben sie weniger Gelegenheit, den Umgang mit Meinungsverschiedenheiten oder zwischenmenschlichen Konflikten zu lernen.

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Chatbots wie ChatGPT basieren auf Texten und können Wörter durch statistische Berechnungen sinnvoll aneinanderreihen. Von unserer physischen Welt haben sie abgesehen von ihren Trainingsdaten aber keine Vorstellung. Bei sogenannten World Models ist das anders. Einige renommierte Forscher sind der Meinung, dass sie der nächste Schritt in der Evolution von KI sind.

Menschen treffen ständig Vorhersagen, die ihre Umgebung betreffen. Zum Beispiel schieben Eltern das Glas ihres Kindes, wenn es zu nahe an der Tischkante steht, nach innen. Auf LLMs basierende KIs wie ChatGPT, Gemini und Claude haben hingegen nur ein sehr abstraktes Verständnis von realen Umgebungen. Sie können diese lediglich auf Basis von Wörtern interpretieren. World Models sollen das ändern und Künstlicher Intelligenz ein inneres Bild von räumlichen Veränderungen vermitteln.

Was ist ein World Model?

Ein Sprachmodell ist im Prinzip ein sehr gutes Programm zur Autovervollständigung. Es berechnet stochastisch, was ein Mensch denken oder sagen würde. Diese auf Texten basierende Denkweise ist einer der größten Kritikpunkte an LLMs und der Grund, warum sie manche Experten für eine Sackgasse halten. World Models sollen hingegen einen Zustand vorhersagen. Aber wie kann man einer Software beibringen, komplexe Zustände in der echten Welt wirklich zu verstehen? Dafür bräuchte die KI eine Art Instinkt, der Veränderungen vorhersieht und fehlende Informationen selbstständig ergänzt.

Wenn diese Definition von World Models etwas schwammig klingt, dann darum, weil es kein einheitliches Verständnis der Technologie gibt und sie noch in den Kinderschuhen steckt. Am besten lassen sich die Modelle durch ihre Unterschiede zu Chatbots erfassen. Anstatt mit Texten werden die KIs in erster Linie mit Videos trainiert. Dabei sollen sie aber nicht zu sehr auf Details achten, sondern vor allem auf Veränderungen. Videogeneratoren wie Sora gelten für einige Experten übrigens nicht als World Model. Das Argument: Eine KI, die Videos erstellen kann, versteht noch lange nicht die Physik unserer Welt.

Ein konkretes Beispiel für ein World Model: In einer Studie von David Ha und Jürgen Schmidhuber von 2018 sollte ein System in einem Rennspiel ein Auto steuern und dabei wie ein menschlicher Fahrer in mehreren Schritten denken. Zunächst komprimierte ein Teil des Systems die komplette Strecke, dann merkte sich ein zweiter Teil die Bewegungen des Autos, und der dritte Teil setzte die Erkenntnisse letztendlich um. Versuche mussten zudem nicht unbedingt auf der „physischen“ Strecke stattfinden, sondern alternativ auf einer eigens berechneten „Traumversion“.

Wer arbeitet an World Models?

Einer der größten Verfechter von World Models ist Yann LeCun, der lange bei Meta die KI-Forschung leitete. 2025 verließ er das Unternehmen und gründete in Paris die Firma AMI Labs. Auch Google DeepMind arbeitet mit der Technologie. Das System Genie 3 ist in der Lage, Welten zu erzeugen, durch die man sich in Echtzeit bewegen kann. Weitere Firmen, die sich mit World Models beschäftigen, sind World Labs, die aus Texten, Bildern und Videos begehbare Umgebungen erzeugen, und Nvidia mit seiner Plattform Cosmos.

Es fließt eine Menge Geld in die Erforschung solcher Systeme, doch womit wollen die Unternehmen irgendwann ihr Geld verdienen? Das Pferd, auf dem die größte Hoffnung ruht, ist vermutlich die Robotik: Erst werden Bewegungen in einer digitalen Testumgebung geübt, bevor die Maschinen dann auf die echte Welt losgelassen werden. Solche Roboter würden nicht alleine auf Basis von Sensoren oder Kameras agieren, sondern könnten Handlungen planen, die mehrere Schritte voraussetzen. Selbstfahrende Autos würden davon zum Beispiel profitieren.

Aber auch in der Wissenschaft sind ähnliche Systeme bereits im Einsatz. Unter anderem das Wettermodell GraphCast von DeepMind oder Nvidias Earth-2, das Veränderungen im Klima berechnen soll. World Models sollen in Zukunft dabei helfen, das Zusammenspiel von Atmosphäre, Ozeanen und Eis besser zu verstehen und vorherzusehen.

Ob World Models wirklich die Zukunft von KI sind, muss sich erst noch zeigen. Momentan sind sie extrem aufwendig zu erstellen und benötigen große Datenmengen. Zudem können sie Stand jetzt keine Vorhersagen treffen, die es so noch nie gegeben hat – wie den Zusammenbruch der Atlantikströmung. Tests in der realen Welt sind also weiterhin nötig. Und selbst wenn sich die Technologie weiterentwickelt, werden Sprachmodelle nicht überflüssig. Wahrscheinlicher ist ein Zusammenspiel: Das LLM macht bei einem Roboter oder Auto die Basisarbeit und interpretiert den Auftrag, während das World Model berechnet, was schiefgehen könnte.

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Forscher der Princeton University haben einen Ansatz vorgestellt, der den Weg zur Kernfusion deutlich vereinfachen könnte. Sie zeigen, wie sich der für eine anhaltende Fusionsreaktion notwendige Zustand mit viel weniger Energie erreichen lässt. (Weiter lesen)

Die Untersuchung von Dunkler Energie könnte künftig einfacher sein. Ein Forschungsteam hat eine neue Methode gefunden, um Spuren von neutralem Wasserstoff aus dem jungen Universum aufzuspüren. weiterlesen auf t3n.de

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Ein neu entwickelter Klebstoff könnte die Herstellung und das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien deutlich vereinfachen. Forscher der University of California San Diego setzen dabei auf eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Bindemitteln. Der Ansatz könnte nicht nur problematische Chemikalien ersetzen, sondern auch die Rückgewinnung wertvoller Batterierohstoffe erleichtern.

Mit der steigenden Anzahl von Elektroautos auf den Straßen weltweit wächst auch der Bedarf an leistungsfähigen Batterien. Das bestätigen auch Prognosen zum Leistungsbedarf von Batterien für E-Autos, der in den Jahren bis 2030 deutlich ansteigen wird. Denn während der Bedarf im Jahr 2024 noch bei rund 900 Gigawattstunden lag, könnte die Zahl bis 2030 auf rund 3.000 Gigawattstunden ansteigen.

Langfristig nimmt so allerdings auch die Menge ausgedienter Batterien zu, die entsorgt oder wiederverwertet werden müssen. Da diese wertvolle und teure Rohstoffe wie Lithium, Nickel und Kobalt enthalten, ist ein möglichst effizientes Recycling von großer Bedeutung.

Die Rückgewinnung ist daher sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus ökologischer Sicht sinnvoll. Denn die vorhandenen Materialien können den Bedarf an neu abgebauten Rohstoffen verringern und so auch Kosten und Umweltbelastung der Batterieproduktion senken.

Eine Entwicklung von Forschern der University of California San Diego könnte Lithium-Ionen-Batterien künftig umweltfreundlicher gestalten. Denn die Wissenschaftler haben einen neuen Kleber entwickelt, der ohne Fluor auskommt und das Recycling von E-Auto-Batterien deutlich erleichtern könnte.

Neuer Klebstoff vereinfacht das Recycling von E-Auto-Batterien

Die Forscher der University of California San Diego haben ein neuartiges Bindemittel für die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Bindemittel wirken in der Batterie wie eine Art Klebstoff, der die Materialien innerhalb der Batterieelektroden zusammenhält.

Herkömmliche Bindemittel enthalten dabei häufig Fluor und müssen bei der Batterieherstellung mithilfe giftiger Lösungsmittel verarbeitet werden. Sie sorgen für eine starke Haftung und gleichmäßige Elektroden, die auch nach zahlreichen Lade- und Entladezyklen stabil bleiben.

„Doch genau diese Stabilität erschwert auch das Recycling der Batterien erheblich“, erklärt Professor Zheng Chen von der University of California San Diego. Die Bindemittel ermöglichen zwar eine hohe Batterieleistung sowie eine lange Lebensdauer. Der Herstellungsprozess ist dadurch jedoch energieintensiv und belastet die Umwelt.

Doch auch beim Recycling stellen die Stoffe ein Problem dar. Denn aufgrund ihrer hohen chemischen Stabilität lassen sie sich nur schwer entfernen. Für diese Prozesse werden oft hohe Temperaturen oder aggressive Chemikalien benötigt.

Fluorhaltige Rückstände können außerdem die zurückgewonnenen Batteriematerialien verunreinigen und deren Wiederverwendung erschweren. Der neu entwickelte Klebstoff soll diese Probleme lösen. Er kommt ohne Fluor aus und lässt sich mit Wasser verarbeiten.

Das erleichtert vor allem das Recycling, wie die Forscher berichten. Sie konnten die Elektroden einfach in Wasser einweichen und so das Bindemittel lösen. Dadurch ließen sich die wertvollen Elektrodenmaterialien sauber von den Metallfolien trennen. Hohe Temperaturen und aggressive Chemikalien sind dafür nicht notwendig.

Neues Bindemittel beeinträchtigt die Batterieleistung nicht

Für das neu entwickelte Bindemittel haben die Forscher ein klebstoffartiges Material mit Elektrodenpulvern vermischt. Daraus konnten sie dann feste Schichten bilden, die auf dünne Metallfolien im Inneren der Batterie aufgebracht werden.

Das neue Bindemittel besteht aus zwei kostengünstigen und weit verbreiteten Polymeren. Polyacrylsäure sorgt für eine gleichmäßige Verteilung und Flexibilität, während die aus Pflanzen gewonnene Carboxymethylcellulose Festigkeit und Haftung gewährleistet.

Die Forscher lösten beide Stoffe zunächst in Wasser und fügten anschließend Zitronensäure hinzu, um die Polymere chemisch miteinander zu verbinden. Dadurch entstand eine stabile Netzwerkstruktur, die dem Bindemittel die nötige Festigkeit und Flexibilität verleiht, um mit herkömmlichen fluorhaltigen Bindemitteln mithalten zu können.

Für ihre Batterien mit dem neuen fluorfreien Bindemittel konnten die Forscher die gleiche Anfangsleistung wie bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien nachweisen. Diese behielten ihre Kapazität sogar über Hunderte bis Tausende von Ladezyklen hinweg.

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