Nanodrähte machen Lithium-Ionen-Akkus leistungsfähiger

Neuentwicklung verspricht mehr Reichweite für Elektroautos

Mehr Reichweite für Elektroautos verspricht die Entwicklung einer Gruppe von Materialwissenschaftlern der Universität im kalifornischen Stanford: Sie haben eine Anode aus Nanodrähten geschaffen, die Lithium-Ionen-Akkus leistungsfähiger machen soll.

Materialwissenschaftler der Stanford Universität haben eine neuartige Elektrode für Litihum-Ionen-Akkus entwickelt. Elektroden aus Nanodrähten sollen Lithium-Ionen-Akkus deutlich leistungsfähiger machen.

Silizium und Kohlenstoff

Die Elektrode, die als Anode in dem Akku eingesetzt wird, besteht aus Kohlenstoffnanodrähten, die mit einer Siliziumschicht ummantelt sind. Dabei macht sich das Team um Yi Cui die positiven Eigenschaften beider Stoffe zunutze: Das Silizium eignet sich sehr gut als Anodenmaterial, da es sehr viele Lithium-Ionen, die sich beim Laden des Akkus von der Kathode zur Anode bewegen, aufnehmen kann. Allerdings dehnt sich das Material bei der Aufnahme der Ionen stark aus, so dass es nach wenigen Ladezyklen brechen kann. Der Kern aus Kohlenstoff soll der Anode die nötige Stabilität geben.

Die Silizium-Kohlenstoff-Anode soll gut sechsmal so viel Energie speichern können wie eine Anode aus Graphit. Damit würde sich die Reichweite eines Elektroautos, für dessen Akkus die Entwicklung aus Stanford gedacht ist, deutlich erhöhen. Weiterer Vorteil sei, dass die Nanodrähte relativ einfach herzustellen seien, sagte Cui dem MIT-Magazin Technology Review. Kohlenstoffnanodrähte würden bereits heute in Massen produziert. Die Beschichtung mit amorphem Silizium könne beschleunigt werden und eigne sich ebenfalls zur Massenproduktion.

Mehr Ladezyklen benötigt

Die neue Anode hat im Labor bereits 50 Ladezyklen überstanden. Das ist schon besser als die Nanodrähte aus reinem Silizium, mit denen die Stanford-Wissenschaftler zuvor experimentiert haben. Diese hielten lediglich 20 Ladezyklen durch. Für den Einsatz in einem Elektroauto reicht das jedoch noch nicht aus. Ein Autoakku muss mindestens 300-mal geladen werden können.

Die Wissenschaftler haben ihre Entwicklung in dem von der American Chemical Society herausgegebenen Fachmagazin Nanoletters beschrieben.