Durchbruch bei Li-Ionen-Akkus: Kapazität lässt sich überraschend einfach versechsfachen

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Ein Berliner Forscher-Team hat herausgefunden, wie sich die Kapazität der überall verbauten Li-Ionen-Akkus um ein Vielfaches steigern lässt. Das Besondere: Für die Laufzeitsteigerung muss lediglich ein Material ausgetauscht werden. Chip.de hat es getestet.

Lithium-Ionen-Akkus: Sechsfach höhere Kapazität dank Silizium-Anode

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums in Berlin haben herausgefunden, wie man die Leistung der unter anderem in Smartphones, Kameras, Elektroautos oder Laptops[Anzeige] Laptop, Tablets und Co. direkt bei Microsoft kaufen verbauten Lithium-Ionen-Akkus um das Sechsfache erhöhen könnte. Dazu reicht es laut den Forschern aus, die übliche Graphit-Anode der Akkus durch eine Anode aus Silizium zu ersetzen. Die Forschungsergebnisse entstanden in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Clausthal.

Die heute üblichen Anoden aus Graphit können nur eine sehr begrenzte Menge Lithium-Ionen einlagern. Daraus resultiert eine vergleichsweise geringe Kapazipät moderner Lithium-Ionen-Akkus, die bei gerade einmal bei 372 mAh/g liegt. Das ist für Elektro-Autos, aber auch für die immer leistungsfähigeren Smartphones ein großes Hindernis. Mit der neuen Technologie[Anzeige] Mehr als 250.000 Artikel rund um Elektronik,Trends & Technologie wäre es möglich, Akkus zu bauen, die es auf einen Kapazität von 2.300 mAh/g bringen – das Sechsfache aktueller Akkus.

Platzsparendere und günstigere Akkus möglich

Im Rahmen ihrer Forschung mit Silizium-Anoden beobachteten die Wissenschaftler mit Hilfe der „Neutronenreflektometrie“ erstmals detailliert, wie sich Lithium-Ionen beim Aufladen der Akkus in die Silizium-Schicht einlagern. Sie stellten fest, dass die Menge der aufgenommenen Lithium-Ionen um ein Vielfaches höher ist, als bei einer Graphit-Anode. Gleichzeitig benötigt man deutlich dünnere Anoden, da sich die Ionen in einer gerade mal 20 Nanometer dicken Grenzschicht einlagern. Das heißt, die Akkus können somit kleiner und kostengünstiger gefertigt werden.

Wann die neue Technologie tatsächlich umgesetzt wird, ist noch offen. Zuerst müssen einige Probleme geklärt werden, die der Wechsel auf Silizium-Anoden mit sich bringt. So zerstöre das Einwandern der Lithium-Ionen die Kristallstruktur des Siliziums, erklären die Forscher.

(Niels Held) (…weiterlesen…)

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