Akkus aus Altglas

24. April 2017, 13:58 Uhr
Knopfzellen mit Elektroden aus Altglas. Bild: University of California in Riverside
Knopfzellen mit Elektroden aus Altglas. Bild: University of California in Riverside
In Glas steckt ziemlich viel Siliziumdioxid und Silizium – klingt nach Elektronik. Also müsste sich doch aus dem Inhalt von Altglascontainern auch etwas technisch Relevantes machen lassen, oder? Forschern gelang daraus die Herstellung eines Nanomaterials zum Bau von Akku-Elektroden. Damit ausgestattete Knopfzellen können sogar die vierfache Energie gegenüber konventioneller Akkutechnik speichern.

Altglas gibt es in D – dem Land der Mülltrennung – sicher mehr als genug. Doch auch in den USA ist es eine drängende Frage, was man mit dem Müll aka Wertstoff aus alten Glasflaschen alles machen kann. Schließlich ist in Glas zu einem hohen Prozentsatz SiO2 enthalten. Wissenschaftler der University of California in Riverside haben eine neue Verwendung für diese Ressource gefunden: Sie erzeugten Silizium mit Nanostrukturen, das sich für Elektroden in Lithium-Ionen-Akkus eignet. Normalerweise werden für solche Akkus Elektroden aus Kohlenstoffen verwendet, doch Anoden aus Silizium haben theoretisch eine bis zu zehnmal höhere Kapazität, dem aber Probleme durch thermische Dehnungsvorgänge entgegenstehen. Silizium mit Nanostrukturen scheint da besser zu sein.

Die Gruppe um Changling Li nutzte als Rohstoff alte Glasflaschen, die zu Nano-Pulver gemahlen wurden. Als Resutat erhält man ohne Reinigungsprozesse reines Siliziumdioxid, das mit Hitze und Magnesium zu Silizium reduziert wurde. Das Magnesium wurde anschließend wieder herausgeätzt. Endprodukt war Silizium mit Nanostrukturen, das dann noch mit einer Kohlenstoffschicht überzogen wurde. Damit hergestellte Knopfzellen-Anoden hatten auch noch nach 400 Ladezyklen eine Kapazität von 1,42 Ah/g. Normale eingesetzte Graphitelektroden schafften nur etwa 372 mAh. Der Forschungsbericht wurde in Nature unter dem Titel Silicon Derived from Glass Bottles as Anode Materials for Lithium Ion Full Cell Batteries veröffentlicht.
 
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