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.

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.