Lithium-Ionen-Akku: Anodentechnik ermöglicht mehr Kapazität und kürzere Ladezeit

Eine neue Technik für die Anode soll laut US-Forschern deutlich leistungsfähigere Lithium-Ionen-Akkus ermöglichen. Der Akku soll zehnmal mehr Energie speichern können als heutige Akkus. Gleichzeitig verkürzt sich die Ladezeit.

Artikel veröffentlicht am ,
Harold Kung: Neue Anodentechnik
Harold Kung: Neue Anodentechnik (Bild: Northwestern University)

Wissenschaftler der Northwestern University in Evanston im US-Bundesstaat Illinois haben eine neue Elektrode für Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Diese soll die Speicherkapazität der Akkus erhöhen sowie kürzere Ladezeiten ermöglichen.

Stellenmarkt
  1. Head of Engineering (m/w/d)
    Hays AG, Niedersachsen
  2. Microsoft 365 Specialist (m/w/d)
    IAV GmbH, Berlin
Detailsuche

Wenn die in einem Lithium-Ionen-Akku gespeicherte elektrische Energie genutzt wird, wandern Lithium-Ionen von der Anode durch ein Elektrolyt zur Kathode. Wird der Akku wieder geladen, verläuft der Prozess in umgekehrter Richtung. Die Kapazität wird dabei dadurch bestimmt, wie viele Lithium-Ionen sich an beiden Elektroden anlagern können. Die Ladezeit hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der die Ionen von einer Elektrode zur anderen wandern.

Ein Ion, sechs Atome

Für beide Faktoren haben die Forscher um Harold Kung eine Lösung gefunden, wie sie im Fachmagazin Adancend Energy Materials schreiben. Anode und Kathode bestehen aus jeweils mehreren Lagen aus Graphen, einem zweidimensionalen Kohlenstoff. Eine Beschränkung besteht darin, dass sich ein Lithium-Ion an sechs Kohlenstoffatome anlagert.

Werden die Elektroden aus Silizium gefertigt, steigt die Kapazität: An ein Siliziumatom können sich vier Lithium-Ionen anlagern. Das Problem ist aber, dass sich das Silizium dabei stark ausdehnt und zusammenzieht, wodurch sich seine Speicherkapazität schnell reduziert. Kung und seine Kollegen haben eine Anode aus beiden Materialien gefertigt: Sie platzieren Siliziumcluster zwischen den Graphenlagen, die das Silizium stabilisieren. Dadurch steigt die Speicherkapazität der Elektrode.

Ionenstau

Golem Karrierewelt
  1. Entwicklung mit Unity auf der Microsoft HoloLens 2 Plattform: virtueller Zwei-Tage-Workshop
    07./08.06.2022, Virtuell
  2. Adobe Photoshop Aufbaukurs: virtueller Zwei-Tage-Workshop
    02./03.06.2022, Virtuell
Weitere IT-Trainings

Die Ladegeschwindigkeit hängt mit der Form des Graphen zusammen: Die Lagen sind vergleichsweise lang. Die Lithium-Ionen müssen an den äußeren Lagen entlang wandern, bevor sie zu den dahinter liegenden gelangen. Dabei kommt es an den Enden der Lagen zu Ionenstaus. Die Forscher haben ihre Anode so konstruiert, dass in den Graphenlagen 10 bis 20 Nanometer große Löcher sind, die die Lithium-Ionen als Abkürzung nutzen. Dadurch soll sich die Ladezeit verringern.

Mit der von ihnen entwickelten Technik soll ein Akku nach Angaben der Wissenschaftler um Kung bis zu zehnmal mehr elektrische Energie speichern können. Gleichzeitig soll die Ladezeit nur noch ein Zehntel betragen. Die neue Technik solle in drei bis fünf Jahren serienreif sein, sagen die Entwickler.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


Atalanttore 03. Dez 2011

Nur hört und sieht man nach der ersten Vorstellung nie wieder was von diesen Akkus.

tilmank 16. Nov 2011

Hmm, als Brennstoffzellenakku kann man das zwar nicht bezeichnen, Nachtanken im Betrieb...

Enyaw 16. Nov 2011

na dann erklär mal...

tilmank 16. Nov 2011

Ich habe erst garnicht kapiert was du meinst :D Also rein logisch entspricht "10 mal...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
MX Master 3S
Logitech überarbeitet seine Oberklasse-Maus

Die neue MX Master 3S hat leiser arbeitende Tasten als das Vorgängermodell und Logitech hat in die neue Maus einen Sensor mit 8.000 dpi eingebaut.

MX Master 3S: Logitech überarbeitet seine Oberklasse-Maus
Artikel
  1. Messenger: Bund testet Wire in 60 Behörden, Bundeswehr will Eigenbau
    Messenger
    Bund testet Wire in 60 Behörden, Bundeswehr will Eigenbau

    Während 60 Bundesbehörden Wire als Messenger testen, will das Verteidigungsministerium lieber seinen Bwmessenger in den Behörden etablieren.

  2. Macht mich einfach wahnsinnig: Kelber beklagt digitale Inkompetenz von VW
    "Macht mich einfach wahnsinnig"
    Kelber beklagt digitale Inkompetenz von VW

    Der Bundesdatenschutzbeauftragte Ulrich Kelber hat vor einem Jahr ein Elektroauto bei VW bestellt. Und seitdem nichts mehr davon gehört.

  3. Entlassungen: Gorillas streicht mehr als 300 Stellen
    Entlassungen
    Gorillas streicht mehr als 300 Stellen

    Das Fahrradkurier-Unternehmen geht auf Sparkurs und fängt bei den Mitarbeitern in der Firmenzentrale in Berlin an.

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Daily Deals • Xbox Series X bestellbar • Samsung SSD 1TB 79€ • LG OLED TV 77" 56% günstiger: 1.099€ • Alternate (u. a. Cooler Master Curved Gaming-Monitor 34" UWQHD 144 Hz 459€) • Sony-Fernseher bis zu 47% günstiger • Cyber Week: Alle Deals freigeschaltet • Samsung schenkt 19% MwSt.[Werbung]
    •  /