Al-Ion-Akku mit 250.000 Ladezyklen

8. Januar 2018, 13:44 Uhr
AIBs versorgen einige LEDs. Bild: Zhejiang Universität
AIBs versorgen einige LEDs. Bild: Zhejiang Universität
AIBs (Aluminium Ion Batteries) haben gegenüber etablierter Akkutechnik signifikante Vorteile: Sie sind kostengünstig, nicht brennbar und hochleistungsfähig. Sie enthalten metallische Aluminiumanoden auf der Basis von Drei-Elektronen-Redox-Eigenschaften. Bezüglich Kapazität, hohen Strömen und Zyklenzahl können AIBs nicht mit Li-Ionen-Akkus etc. konkurrieren. Bis jetzt. Ein chinesisches Forscherteam hat den Ansatz deutlich verbessert.

Um die Probleme von AIBs zu beheben, hat ein Forschungsteam um GAO Chao an der Abteilung für Polymerwissenschaften der ZJU ein 3H3C-Design (Trihigh TTricontinuous) entwickelt, um eine leistungsfähige Graphenfilm-Kathode mit besonderen elektrochemischen Eigenschaften zu realisieren.
Speziell angeordnete Graphen-Flüssigkristalle führen zu einer hochorientierten Struktur, welche die Anforderung erfüllt. Glühen bei hoher Temperatur (Hochtemperaturglühen) und unter Gasdruck tragen zu einer qualitativ hochwertigen Graphenstruktur mit hohem Kanalisierungsgrad bei. Aufgrund dieses 3H3C-Designs erreicht die resultierende Aluminium-Graphen-Batterie (AlGB) eine enorme Zyklenzahl von 250.000 bis die Kapazität auf 91,7 % des Ausgangswerts abfällt. Hinzu kommt eine hohe Strombelastbarkeit von bis zu 111 mAh/g (400 mA/g bezogen auf die Kathode), ein erweiterter Betriebstemperaturbereich von –40 bis 120 °C und die Nichtentflammbarkeit.
 
Zusammen mit angedachten Entwicklungen im Bereich kostengünstiger Elektrolyte ist der AlG-Akku eine echte Konkurrenz für den Kondensator-basierten Energiespeicher mit hoher Leistungsdichte. Darüber hinaus kann das 3H3C-Prinzip auch auf andere Elektrodenmaterialien angewendet werden, um ihre elektrochemischen Eigenschaften zu verbessern.

Ein Bericht über die Forschungsergebnisse erschien in der Fachzeitschrift Science Advances.
 
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