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Mehr Strom aus Lithium-Ionen-Akkus

Günstige Elektro- und Hybridautos könnten viele Käufer anziehen und so der gebeutelten Autoindustrie helfen. Motor- und Getriebtechnik sind soweit ausgereift, es bleibt nur ein Problem: Die Akkus hinken hinterher. Koreanische Materialforscher wollen dies nun ändern.

HAMBURG. Mit günstigen Elektro- und Hybridautos könnte die derzeit stark gebeutelte Autoindustrie viele neue Käufer gewinnen. Motoren und Getriebe sind so weit ausgereift, um selbst rasant-sportliche Fahrer zu begeistern. Einzig die Stromspeicher aus Lithium-Ionen-Akkus hinken wegen geringer Ladekapazitäten hinterher. Koreanische Materialforscher wollen dieses Problem nun mit dreidimensionalen, porösen Anoden aus Silizium lösen. In der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" präsentieren sie erste Prototypen, die zu einer neuen Akku-Generation führen könnten.

Das Team um Jaephil Cho von der Hanyang University in Ansan ersetzte den Graphit, der bislang als Anodenwerkstoff genutzt wird, durch poröses Silizium, das beim Aufladen viel mehr Lithium-Ionen aufnehmen kann. Sie stellten das Material bei 900 Grad Celsius in einer Atmosphäre aus dem Edelgas Argon her. Dazu brachten sie winzige Nanoteilchen aus Siliziumdioxid mit reinen Siliziumpartikeln zum Glühen. Es entstand eine Masse, aus denen sie die nicht verwendbaren, oxidierten Siliziumteilchen herausätzten. Zurück blieb eine poröse dreidimensionale Struktur winziger Silizium-Kristalle, die mit einer hauchdünnen Kohlenstoffschicht bedeckt waren.

Mit diesem Material verhinderten sie, dass sich die Silizium-Anode beim Aufladen stark ausdehnte und beim Entladen wieder in sich zusammenfiel. Dieser Effekt reduzierte bisher die Lebensdauer dieses vielversprechenden Materials.

In ersten Versuchen mit ihrem Prototyp wurde die Speicherkapazität auch nach 100 Ladezyklen nicht wesentlich verringert. Mit weiteren Experimenten könnte nun eine Akku-Anode entwickelt werden, die auch einige Tausend Ladezyklen übersteht. Damit wäre nicht nur der Weg zu effizienten und günstigen Elektroautos geebnet, auch Laptops könnten mit einer neuen Generation von Lithium-Ionen-Akkus zwölf Stunden und länger ohne Netzstrom auskommen.

Auch in Deutschland forschen Firmen an den Akkus der Zukunft. Das Bundesforschungsministerium startete vergangenes Jahr die Innovationsallianz "Lithium Ionen Batterie 2015". BASF, Bosch, Evonik, LiTec, und VW investieren hier 360 Millionen Euro in Forschung und Entwicklung.

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