Akkutechnik: Amprius stellt Akkuzellen mit über 500 Wh/kg vor

Mit viel Aufwand können inzwischen Akkus nah an der Grenze zum physikalisch Machbaren gebaut werden. Was fehlt, ist die Massenproduktion.

Eine Analyse von Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 24. März 2023, 15:43 Uhr

Die Silizium-Nanodrähte der Anode sind der Grund für die hohe Energiedichte. (Bild: Amprius)

Amprius ist ein Unternehmen aus den USA, das sich auf den Bau von Akkus mit Anoden aus Silzium-Nanodrähten spezialisiert hat. Mit dem aufwendigen Verfahren wurden immer wieder sehr hohe Werte in der Energiedichte erzielt. Zuletzt wurden Zellen mit bis zu 450 Wh/kg präsentiert.

Am 23. März stellte das Unternehmen erstmals drei Zellen vor, die auch in unabhängigen Tests eine Energiedichte über 500 Wh/kg erreichen. Das entspricht etwa zwei Dritteln der Energiedichte des Kathodenmaterials.

Der Testbericht zeigt nur Ergebnisse von je zwei Ladezyklen der drei Zellen. Um die neuen Höchstwerte zu erreichen, wurden die Zellen langsam auf eine Spannung von 4,37 Volt geladen. Allerdings hat Silizium ein höheres elektrochemisches Potential als herkömmliche Graphit-Anoden, so dass die Belastung eher mit einer Ladespannung von 4,5 bis 4,6 Volt vergleichbar ist. Herkömmliche Akkus werden nur bis 4,25 Volt geladen.

Begrenzte Lebensdauer

Das macht sich in den Testergebnissen bemerkbar. Beim zweiten Ladezyklus verloren die Zellen 0,1 bis 0,2 Prozent ihrer Kapazität, womit sie nach herkömmlicher Definition eine Lebensdauer von höchstens 100 bis 200 Ladezyklen hätten, bis die Kapazität auf 80 Prozent fällt.

Es ist aber nicht auszuschließen, dass sich die Abnahme der Kapazität in weiteren Ladezyklen beschleunigt. Außerdem dürfte die hohe Spannung zur Zersetzung der Elektrolyts führen, wenn eine voll geladene Zelle nicht wie im Test innerhalb von 15 Minuten zum Einsatz kommt.

Zu weit ist der Hersteller allerdings bei der Angabe der volumetrischen Energiedichte von 1.300 Wh/l gegangen. Zum einen sind Teile der Zellverpackung darin nicht enthalten, zum anderen bezieht sich der Wert nur auf einen Ladestand von 30 Prozent. Das Silizium dehnt sich beim Laden allerdings bis zum Vierfachen des Ursprungsvolumens aus. Da die Zellen auch bei 100 Prozent Ladestand noch in das Gerät passen müssen, sollte sich diese Angabe selbstverständlich auf 100 Prozent Ladestand beziehen.