Ultraschneller stabiler Alu-Ionen-Akku

7. April 2015, 16:46 Uhr
Ultraschneller stabiler Alu-Ionen-Akku
Ultraschneller stabiler Alu-Ionen-Akku

Diese Technologie könnte vielleicht der lang erwartete Durchbruch in Sachen leichter, sicherer, dauerhafter und preiswerter Akkus sein: Ein schnellladefähiger Akku mit Aluminium als Anode, Graphit als Kathode und einem wasserfreien Elektrolyten, der sehr viele Ladezyklen mitmacht.

Wissenschaftlern der Standford Universität in den USA gelang die Konstruktion eines Akku-Typs, der fast alle bisherigen Probleme herkömmlicher Techniken auf einen Schlag löst. Die Verwendung von Aluminium statt Lithium bringt zwar aufgrund der „schlechteren Position“ in der elektrochemischen Spannungsreihe eine niedrigere Zellenspannung von etwa 2 V gegenüber den typischen 3,6 V (LiPo) bzw. 3,2 V (LiFePo), bietet dafür aber einen entscheidenden Vorteil: ein Aluminium-Atom verfügt über gleich drei Valenzelektronen statt nur einem. Die mit Aluakkus können daher sehr viel leichter gebaut werden. Außerdem entfällt das Feuerrisiko, da Aluminium im Gegensatz zu Lithium bei Kontakt mit Sauerstoff nicht brennt. Weiter ist Aluminium alles andere als selten, sondern sehr gut verfügbar, was die Kosten senkt.

Bisherige Aluakkus waren allerdings schon nach etwa 100 Ladezyklen am Ende ihrer Lebensdauer. Die Verwendung von Graphit als Kathode war laut den Forschern aber eine erstaunlich einfache Lösung für dieses Problem. Ihre Prototypen hielten bislang exzellente 7.500 Ladezyklen.
Ein kleiner Nachteil von Aluminium als Anodenmaterial ist seine Korrosionsanfälligkeit. Aus diesem Grund wurde ein sogenannter ionischer Elektrolyt verwendet, bei dem es sich um ein Salz handelt, das bei normalen Temperaturen flüssig ist. Dieses Material ist zwar etwas teurer, bietet aber dank der Wasserfreiheit den Vorteil, dass es nicht ausgast. Außerdem kann der Elektrodenabstand trotz hoher Biegbarkeit verringert werden, was zusammengenommen enorm hohe Ladeströme und somit extrem kurze Ladezeiten ermöglicht, wie das mit Lithium nicht machbar wäre.

Die Forschergruppe stellt ihre Prototypen in einem kleinen Video vor. Gestern wurde ihre Arbeit in der bekannten Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Bild: Video-Shot / Mark Shwartz

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