Lithium-Akkus in zehn Sekunden laden

Neue Nano-Beschichtung für Hochstromanwendungen im Labor

Vorerst nur unter Laborbedingungen funktionieren neue Materialien für Lithium-Ionen-Akkus. Damit ist aber der Nachweis möglich, dass sich die Stromspeicher viel schneller laden und auch entladen lassen als bisher gedacht.

Artikel veröffentlicht am 12. März 2009, 19:10 Uhr, Nico Ernst

Zwei Forschern des MIT ist es gelungen, neu konstruierte Lithium-Ionen-Akkus weit schneller zu laden als bisher gedacht. Byoungwoo Kang und Gerbrand Ceder erzeugten dazu eine Nano-Beschichtung auf Kristallen aus Lithium-Eisen-Phosphat. Nach zehnstündiger Erhitzung bei 600 Grad Celsius erhielten sie eine nur fünf Nanometer dicke, glasähnliche Oberfläche.

Die Kristalle, die das eigentliche Elektrolyt darstellen, konnten damit die Ladungen viel schneller als mit anderen Verbindungen durch den Akku bewegen. Damit war das eigentliche Ziel schon erreicht, doch als die Forscher höhere Ströme aus dem Akku zogen - was bisher eine Schwäche von Lithium-Ionen-Akkus ist -, stellten sie noch einen anderen Effekt fest.

Die exakten Stromstärken gaben die MIT-Mitarbeiter zwar bisher nicht an, aber laut Ars Technica entspricht bei dem Versuch eine hundertfache Stomstärke der doppelten Laderate. Umgekehrt ließ sich der Akku doppelt so schnell laden, ohne Schaden zu nehmen. Dabei verringerte sich aber die Energiedichte. Statt vorher 166 Amperestunden pro Gramm speicherte die Zelle nur noch 110 Amperestunden pro Gramm.

Umgerechnet auf handelsübliche mobile Geräte würde sich so ein Akku für ein Handy mit einer Wattstunde Kapazität in 10 Sekunden aufladen lassen. Dabei müsste das Ladegerät aber 360 Watt Leistung erzielen - was es unverhältnismäßig teuer machen würde.

Dennoch ergeben sich aus dem Versuch auch andere Anwendungsmöglichkeiten, etwa für Elektrofahrzeuge. Dort sind Lithium-Ionen-Akkus auch der Speicher der Wahl, es müssen bisher aber hunderte von Zellen zusammengeschlossen werden, um die Spannungen und Stromstärken für die Elektromotoren zu erreichen. Dabei entstehen erhebliche Wandlungs- und Leitungsverluste. Weniger Zellen, die höhere Ströme liefern, könnten Elektroautos effektiver machen.

Ihre Ergebnisse haben die MIT-Forscher in der Ausgabe 458 der Zeitschrift Nature veröffentlicht.