Neue Lithium-Ionen-Akkus schaffen zehnfache Laufzeit

Werden wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akkus mit Silizium-Nanodrähten als Anoden-Material ausgestattet, so kann das für rund zehnmal so lange Batterielaufzeiten wie bisher sorgen. Das hat ein Forscherteam der Universität Stanford rund um Yi Cui, Assisstenzprofessor für Material Sciences and Engineering, gemeldet.

Cui spricht von einer revolutionären Entwicklung und betont die praktischen Anwendungsmöglichkeiten verbesserter Lithium-Ionen-Akkus. Als Beispiel nennt er einen Laptop-Computer, der derzeit eine Laufzeit von zwei Stunden hat. Mit einem Akku, der die neue Entwicklung nutzt, seien 20 Stunden Batteriebetrieb vorstellbar. Cui vertritt die Ansicht, dass die Kapazitätserweiterung der Lithium-Ionen-Akkus diese auch für Elektroautos oder als Zwischenspeicher für Solarenergie attraktiv machen kann.

Grundsätzlich wird die Ladekapazität von Lithium-Ionen-Akkus dadurch begrenzt, wie viel Lithium die Anode des Akkus beim Aufladen aufnehmen kann. Derzeit kommt als Material meist Kohlenstoff zum Einsatz. Cuis Team zufolge hat Silizum eine deutlich höhere Aufnahmekapazität. Allerdings dehne sich Silizium bei der Lithium-Aufnahme um ungefähr Faktor vier aus, um beim Entladen des Akkus wieder zu schrumpfen.

Dieses Expandieren und Schrumpfen im Ladezyklus hat bei Versuchen etwa mit Silizium in Dünnfilm-Verarbeitung schnell zu Pulverisierung und damit zu Kapazitätsverlust geführt. Eben dieses Problem hat Cuis Team jetzt durch eine Verarbeitung des Siliziums in Form von Nanodrähten gelöst: Sie blieben im Lade-Entlade-Zyklus stabil.