Die Brandanfälligkeit von Lithium-Ionen-Batterien, zuletzt durch vereinzelte Brandvorfälle bei Samsung, Tesla und Dreamliner in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt, bringt seit einigen Jahren eine steigende Dynamik in die Suche nach besseren Alternativen. Sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie wurde ein wachsendes Bedürfnis nach mehr Zuverlässigkeit und einer höheren Effizienz für batteriebetriebene Fahrzeuge identifiziert. Ein prominentes Beispiel für diesen Trend ist die Akquisition von Seeo durch Bosch im Jahr 2015.
Der Einsatz eines Feststoff-Elektrolyten statt eines potenziell brennbaren Flüssigelektrolyten soll vor allem einen Gewinn an Sicherheit bringen, aber auch zu einer Steigerung von gravimetrischer und volumetrischer Energiedichte führen. Das gilt vor allem für die Elektromobilität, weil hier die Steigerung der Reichweite eine zentrale Anforderung für die Massenvermarktbarkeit darstellt. „All Solid State Batterien“ versprechen Beides, eine deutlich erhöhte Sicherheit als auch gesteigerte Energiedichten, um vor allem im Automobil zuverlässig auch weitere Strecken sicher zurücklegen zu können.
Zu Beginn bestand die Herausforderung darin, bei Raumtemperatur eine vergleichbare Leitfähigkeit zu Flüssigelektrolyten zu erreichen. Vor rund 25 Jahren erreichte LIPON bei Temperaturen über 100°C maximal eine Leitfähigkeit von 10-3 mS/cm, ganze vier Zehnerpotenzen unter der von Flüssigelektrolyten. Mittlerweile werden durch den Einsatz von Polymerelektrolyten in Fahrzeugbatterien durch Seeo oder Blue Solutions passable Leitfähigkeiten erzielt, allerdings erst bei 80°C.
Einen technologischen Quantensprung bedeutete die Nutzung von ternären und quaternären Sulfiden und Thiophosphaten (Li7P3S11 und Li10GeP2S12), zuletzt forciert durch die Publikationen von Toyota. Deren Leitfähigkeit übertrifft sogar die der Flüssigelektrolyten. Nachteil ist ihre thermodynamische Stabilität. Diese Herausforderung, sowohl im Hinblick auf Oxidation (Kathode), Reduktion (Anode), als auch im Langzeitverhalten scheinen Oxide und Phosphate besser zu meistern.
Ein Hindernis für die Tauglichkeit auf dem Massenmarkt sind aktuell noch die sehr hohen Kosten. Dieses Problem ist aber lösbar, vor allem, wenn das Interesse wächst und die Produktionsmengen gesteigert werden. Diese Perspektive ist der Grund, warum vielversprechende Startups aus dieser Branche heftig umworben werden.