Neue Akkutechnik aus Italien

Hohe Energiedichte und Haltbarkeit erlauben Einsatz in Elektroautos

Wissenschaftler in aller Welt arbeiten derzeit an Techniken für leistungsfähige, leichte und langlebige Akkus. Zwei Forscher aus Rom haben zwei Akkutechnologien zu einem Zinn-Schwefel-Lithium-Ionen-Akku gekreuzt. Durch hohe Energiedichte soll er sich auch für Elektroautos eignen.

Tablet-PCs, Mobiltelefone, Elektroautos - immer mehr Anwendungen brauchen Akkus für die Stromversorgung. Sie sollen leicht sein, mehr Strom liefern und lange halten. An der Entwicklung solcher Stromspeicher arbeiten Forscher in aller Welt. Zwei Wissenschaftler der Universität in Rom haben eine Möglichkeit gefunden, langlebige und leistungsfähige Akkus zu bauen, die sich auch für Elektroautos eignen.

Elektroden lösen sich auf

Dazu haben Bruno Scrosati und Jusef Hassoun die Vorteile eines Lithium-Ionen-Akkus und eines Lithium-Schwefel-Akkus kombiniert. Letzterer hat zwar eine höhere Energiedichte als ein Lithium-Ionen-Akku. Das Problem ist aber, dass sich seine Elektroden mit der Zeit auflösen.

Zudem können Elektroden, die aus einem Metall wie Lithium bestehen, Verästelungen, sogenannte Dendriten, ausbilden, die Kurzschlüsse herbeiführen können. Die Elektroden in Lithium-Ionen-Akkus bestehen nicht aus Metall, sondern aus einem Material, das Lithium-Ionen aufnehmen und wieder freigeben kann. Oft ist das Graphit.

Kombination aus zwei Techniken

Scrosati und Hassoun kombinierten nun die beiden Techniken zu einem Zinn-Schwefel-Lithium-Ionen-Akku. Dessen negative Elektrode besteht aus einem Verbundwerkstoff aus Kohlenstoff und Lithiumsulfid, die positive aus Zinnnanopartikeln in einer Kohlenstoffhülle. Die organische Elektrolytlösung haben sie durch eine lithiumionenhaltige Flüssigkeit ersetzt, die in einer Gel-Polymermembran eingeschlossen ist. So kommt die Flüssigkeit nicht mit den Elektroden in Berührung, was die Elektroden schützt.

Die spezifische Energie dieses Zinn-Schwefel-Lithium-Ionen-Akkus sei fünfmal höher als bei herkömmlichen Akkus, schreiben die beiden Wissenschaftler in einem Aufsatz im deutschen Fachmagazin Angewandte Chemie, das von der Gesellschaft Deutscher Chemiker herausgegeben wird. Die Ersetzung des Flüssigelektrolyts durch die Polymermembran vereinfache zudem die Herstellung des Akkus und mache ihn sicherer, so die Forscher.