Neuer Akku verdreifacht Reichweite von E-Autos

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Neuer Akku verdreifacht Reichweite von E-Autos
Neuer Akku verdreifacht Reichweite von E-Autos

Schottischen Chemikern der Universität St. Andrews ist es gelungen, einen stabilen Lithium-Luft-Akku zu konstruieren. Durch neuartige Materialien als Elektrolyt und Kathode verliert die Batterie nach 100 Ladezyklen lediglich fünf Prozent ihrer Kapazität, wie sciencemag.org berichtet. Bisherige Prototypen hatten schon nach zehn Ladevorgängen mit rund 20 Prozent Leistungsabfall zu kämpfen.

 

Damit steigt die Hoffnung auf eine neue Generation von Akkus, die elektrisch betriebenen Autos Reichweiten von über 550 Kilometer bescheren können. Der Prototyp der britischen Forscher ist allerdings noch nicht reif für kommerzielle Anwendungen.

 

"Für eine technische Umsetzung sind Lithium-Luft-Akkus derzeit noch keine Alternative. Wenn Autos effektiv betrieben werden sollen, sind Lithium-Luft und Lithium-Schwefel-Batterien aber die einzige Perspektive. Das wird aber noch einige Jahre dauern. Die Leistungsangaben sind mit Vorsicht zu genießen, da es verschiedene Messmethoden gibt, insbesondere bei der Verwendung neuer Materialien", sagt Nicola Hüsing, Fachsbereichsleiterin Materialforschung und Physik an der Universität Salzburg, im Gespräch mit dem Newsletter "pressetext".

 

Beim Entladen von Lithium-Luft-Akkus werden Elektronen aus einer Lithium-Metall-Anode gelöst. Dadurch entstehen positiv geladene Lithium-Ionen, die durch den Elektrolyten zur Kathode wandern, wo sie mit Sauerstoff zu Lithiumoxid reagieren. Beim Anschluss an eine externe Stromquelle kehrt sich der Vorgang um und die Batterie wird geladen.

 

Bisher ist es nicht gelungen, stabile Lithium-Luft-Akkus zu konstruieren, weil die eingesetzten Elektrolyte und die Kathoden in den Batterien chemisch nicht stabil genug waren. Deshalb veränderten sich die Substanzen schon nach wenigen Ladezyklen, was zu einer Fehlfunktion der Batterien führte. Die schottischen Wissenschaftler haben jetzt zwei Materialien gefunden, die relative Stabilität versprechen. Eine Kathode aus mikroporösem Gold, das den Sauerstoff aus der Luft aufnimmt, der für die reversible Bildung von Lithiumoxid gebraucht wird, ist die Voraussetzung für den Luft-Akku.

 

Das chemisch inerte Gold verändert sich im Gegensatz zu den bisher verwendetet Graphit-Elektroden nicht durch Reaktionen. Allerdings ist der Einsatz von reinem Gold für den Alltag nicht praktikabel, da das Material zu schwer und zu teuer ist. Die Forscher versprechen sich aber eine Lösung von mit Gold beschichteten Graphit-Elektroden. Der Elektrolyt, der in St. Andrews verwendet wird, ist Dimethylsulfoxid, das sich bei der chemischen Stabilität allen anderen bislang erprobten Substanzen überlegen zeigt. Die Flüssigkeit übernimmt den Transport der Ladung in Form von Lithium-Ionen im Akku.

 

Die Forscher hoffen, dass andere Materialien sich als noch stabiler erweisen. Für einen kommerziellen Einsatz müssen Akkus auch nach 1.000 Ladevorgängen noch eine hohe Kapazität aufweisen. Die schottischen Ergebnisse stimmen Forscher aber optimistisch. Der Prototyp hat momentan eine Energiedichte von 1.000 Wattstunden pro Kilogramm.

 

Quelle: pressetext.at

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