Nanotechnologie verhilft Akkus zu dreimal so viel Kapazität

(28.02.2013)

Dank der Nanotechnologie könnten Akkuzellen über dreimal so viel Kapazität verfügen und könnten in 10 Minuten aufgeladen werden, vor allem für Elektroautos könnte dies ein bedeutender Schritt sein.

Hier kann man die Nanopartikel aus Silizium als "Pulver" und unter dem Mikroskop sehen. Bildquelle: Chongwu Zhou und Mingyuan Zhou / University of Southern California (USC)
Hier kann man die Nanopartikel aus Silizium als „Pulver“ und unter dem Mikroskop sehen. Bildquelle: Chongwu Zhou und Mingyuan Zhou / University of Southern California (USC)

Die Wissenschaftler der University of Southern California (USC) forschen an einer Akkuzelle aus Nanodraht, der Stromspeicher soll über dreimal mehr Kapazität verfügen, als die heute gebräuchlichen Akkus. Von der neuen Akkutechnologie sollen sowohl Elektroautos als auch andere elektronischen Geräte profitieren.

So könnten Elektromobile in nur 10 Minuten aufgeladen werden und über eine drei mal so große Reichweite verfügen, so könnte der Renault Zoe ca. 600 Kilometer weit fahren, das Tesla Model S ca. 1.500 Kilometer und der Nissan Leaf würde ca. 360 Kilometer weit kommen – und das beste, in nur etwa 10 Minuten wären die Elektromobile wieder voll aufgeladen. Es bleibt zu hoffen, dass man dann die Batterieeinheiten mit den neuen Akkuzellen auch im Hande kaufen kann.

Laut der Forscher der University of Southern California (USC) in Los Angeles soll dies bereits in zwei bis drei Jahren möglich sein. Um ihr Ziel zu erreichen, arbeiten die Wissenschaftler an einem neuartigen Akku-Design, welches auf gleichem Raum die dreifache Stromkapazität ermöglicht, wie es in heute erhältlichen Akkuzellen der Fall ist.

Um die hohe Energiedichte zu erreichen, werden flexible, poröse Nanodrähten aus Silizium an der Anode eingesetzt. Zwar wird Silizium für Lithium-Ionen Akkus schon seit Jahren verwendet, allerdings sind die bisherigen Zellen noch nicht sehr haltbar. Bisher wird Silizium an der Anode meist in Form simpler Plättchen angebracht, welche sich jedoch nach einiger Zeit loslösen, dadurch sinken dann die Leitfähigkeit und die Kapazität in der Akkuzelle.

Der Wissenschaftler Chongwu Zhou und sein Team arbeiten mit Nanadrähten, welche 100 Nanometer im Durchmesser sind. Dadurch sind die Silikonbestandteile flexibler und sollen so langlebiger sein. Durch ihre Beschaffenheit wird eine größere Oberfläche erreicht, welche mit einer höheren Ladekapazität einhergehen würde. Denn die poröse Struktur ermöglicht es den Lithium-Ionen schneller durch das Material zu diffundieren, wodurch sich die schnellere Ladezeit im Vergleich zu heute üblichen Akkuzellen mit Grafit-Technologie ergeben.

Bisher erreicht man mit den Akkuzellen von Zhou nur etwa 200 Ladezyklen, für eine praktikable wirtschaftliche Anwendung ist dies noch zu wenig. Aber dieses Problem soll in zwei bis drei Jahren gelöst worden sein.

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4 Gedanken zu „Nanotechnologie verhilft Akkus zu dreimal so viel Kapazität

  • 28. Februar 2013 um 21:10
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    Wenn das so wahr wird, wird es wohl den endgültigen Durchbruch für Elektrofahrzeuge bedeuten.
    Die Frage ist nur, was werden die neuen Akkus im Vergleich zu den jetzigen kosten und wie lange wird es dauern, bis die Autohersteller diese wirklich verwenden.

    Ach ja, sozusagen als „Abfallprodukt“ (oder Hauptanwendung statt Auto?) dürfte es dann zukünftig auch Smartphones und Tablets geben, die mit einer Batterieladung 2 Tage laufen und nach ein paar Minuten an der Steckdose wieder für die weitere Verwendung bereit sind. Altnativ könnten Geräte beimheutiger Laufzeit nochmal deutlich leichtere werden, weil der Akku kleiner ausfallen kann.

    Muss jetzt nur noch wahr werden …

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  • Pingback: Deutscher Auto Blogger Digest vom 28.02.2013 › "Auto .. geil"

  • 1. März 2013 um 17:31
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    Das klingt auf jeden Fall vielversprechend. Ich finde es sowieso merkwürdig, dass wir es bis heute noch nicht geschafft haben bessere Akkus zu bauen. Das ist wirklich noch ein Markt, welcher irgendwann richtig boomen wird.

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  • 2. März 2013 um 09:33
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    Silizium gibt es reichlich und es ist günstig genauso wie Lithium. Auch Stromspeicher werden somit interessanter. 255KWh beim Model S, das sind fahrende Stromspeicher somit 🙂

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