• IT-Karriere:
  • Services:

Akkutechnik: Niobsbotschaft von Toshiba

Ein Elektroauto in sechs Minuten laden. Toshiba will das in zwei Jahren durch Akkus mit Titan-Niob-Anoden möglich machen. Wo die Probleme liegen, steht zwischen den Zeilen der Pressemeldung.

Artikel von veröffentlicht am
Der Prototyp eines neuen Schnellladeakkus von Toshiba
Der Prototyp eines neuen Schnellladeakkus von Toshiba (Bild: Toshiba)

Kurze Ladezeiten sind für Akkus von Elektroautos wichtig. Toshiba will in zwei Jahren Akkus auf den Markt bringen, die innerhalb von sechs Minuten geladen werden können. Laut einer Pressemitteilung des Konzerns soll die Akkutechnik damit revolutioniert werden. Meldungen zu Durchbrüchen in der Akkutechnik sind nicht selten und auch diese entspricht dem Muster. Zurzeit besteht die Technik aus einem kleinen Prototypen mit einer Kapazität von weniger als 100 Wattstunden, dessen Nachteile in der Pressemitteilung gut versteckt werden.

Stellenmarkt
  1. Stadtwerke Karlsruhe GmbH, Karlsruhe
  2. Auswärtiges Amt, Bonn, Berlin

In dem Akku steckt eine neue Technik für die Anode, die zu zwei Dritteln aus Niob besteht. Bisher bestehen Anoden von Lithium-Ionen-Akkus aus Graphit. Dabei werden die Lithium-Ionen aus der Kathode zwischen den Kohlenstoffschichten des Graphits gelagert. Zwölf Kohlenstoffatome werden pro Lithiumion benötigt. In dem neuen Material können dagegen pro Niobatom zwei Lithiumionen angelagert werden. Das ermöglicht vor allem höhere Ladeströme und damit schnellere Ladezeiten, bringt aber Nachteile mit sich.

Niobatome sind etwa achtmal so schwer wie die Kohlenstoffatome des Graphits und nicht alle Niobatome in der Verbindung aus 2 Titan-, 10 Niob- und 29 Sauerstoffatomen sind tatsächlich an der Einlagerung von Lithiumionen beteiligt. In der Pressemeldung schreibt Toshiba von einer hohen Energiedichte, bezieht sich dabei aber nur auf das Volumen. Alles andere wäre überraschend gewesen. Die maximale theoretische Kapazität der Anode wird nur mit knapp 400 Milliamperestunden pro Gramm (mAh/g) angegeben, was dem Niveau gebräuchlicher Graphitanoden entspricht.

Er wiegt und kostet ein Mehrfaches herkömmlicher Akkus

Praktisch erreicht wurde 2015 aber nur eine Kapazität von 250 mAh/g, und bei hohen Ladeströmen sank die Kapazität auf 150 mAh/g. Dazu kommt, dass durch die Benutzung des Stoffs die Zellspannung um etwa die Hälfte sinkt. Dadurch kann bei der Einlagerung pro Lithiumion auch nur noch die Hälfte der Energie gespeichert werden. Um einen Akku mit der gleichen Energiekapazität zu bauen, wird deswegen auch die doppelte Menge an Kathodenmaterial aus Lithium-Kobalt-Oxid oder ähnlichem benötigt.

Damit wird der Preis der neuen Akkus ein Mehrfaches eines Lithium-Ionen-Akkus gleicher Kapazität betragen. Denn nicht nur die Kathode wird teurer, ohne das billige Graphit wird auch die Anode zum ernsthaften Kostenfaktor. Schon der reine Materialpreis des unverarbeiteten Niobs liegt bei umgerechnet etwa 35 Euro pro Kilogramm, mehr als dem Zehnfachen des Graphits, das es ersetzt. Zu all dem kommt noch der Aufwand für die Entwicklung neuer Produktions- und Verarbeitungsanlagen, die noch nicht den gleichen Optimierungsgrad der alten Anlagen haben werden.

Fraglich ist auch, wie viele Ladezyklen der Akku tatsächlich durchhalten wird. Während Toshiba angibt, dass der Akku nach 5000 Ladezyklen noch 90 Prozent der ursprünglichen Kapazität haben wird, nennt der Konzern dabei aber nicht die Ladegeschwindigkeit. Typischerweise führen Ladezyklen mit hohen Lade- und Entladeströmen zu größeren Schäden an den Elektroden der Akkus als Ladezyklen mit niedrigen Ladeströmen, beim langsamen Laden und Entladen. Es muss sich in der Praxis zeigen, wie stark sich häufige Schnellladevorgänge auf den teuren Akku auswirken. Bis dahin hat Toshiba noch viel Arbeit vor sich. Der Prototyp speichert mit 50 Ah und 1,9 Volt Nennspannung nicht mehr Energie als der Akku des Laptops, auf dem diese Meldung verfasst wurde.

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


Anzeige
Spiele-Angebote
  1. 42,49€
  2. 7,99€
  3. (-30%) 41,99€

balle13 07. Okt 2017

Die Entwicklung steht noch komplett am Anfang und wer sagt denn dass man komplette HV...

Anonymer Nutzer 07. Okt 2017

Mir ging es jetzt auch nicht so sehr um die allgemeine Netzlast sondern eher darum vor...

Arsenal 06. Okt 2017

Dass es so viel ist, war mir beim Lesen des Artikels nicht bewusst (Artikel nicht...

Arsenal 06. Okt 2017

Weil in der Pressemitteilung explizit über Autos und die erreichbare Reichweite bei 6...

Qbit42 06. Okt 2017

Ja, vorallem Herr Wunderlich-Pfeiffer bekommt zurecht immer wieder Lob für seine Artikel...


Folgen Sie uns
       


Dell Latitude 7220 - Test

Das Latitude 7220 ist so stabil wie es aussieht: Es hält Wasser, Blumenerde und sogar mehrere Stürze hintereinander aus.

Dell Latitude 7220 - Test Video aufrufen
Corona: Der Staat muss uns vor der Tracing-App schützen
Corona
Der Staat muss uns vor der Tracing-App schützen

Politiker wie Axel Voss fordern "Anreize" für die Nutzung der Corona-App. Doch das schafft nicht das notwendige Vertrauen in die staatliche Technik.
Ein Gastbeitrag von Stefan Brink und Clarissa Henning

  1. Schnittstelle installiert Android-Handys sind bereit für die Corona-Apps
  2. Corona-App Google und Apple stellen Bluetooth-API bereit
  3. Coronapandemie Quarantäne-App soll Gesundheitsämter entlasten

Big Blue Button: Wie CCC-Urgesteine gegen Teams und Zoom kämpfen
Big Blue Button
Wie CCC-Urgesteine gegen Teams und Zoom kämpfen

Ein Verein aus dem Umfeld des CCC zeigt in Berlin, wie sich Schulen mit Open Source digitalisieren lassen. Schüler, Eltern und Lehrer sind begeistert.
Ein Bericht von Friedhelm Greis

  1. Mint-Allianz Wir bleiben schlau! Wir bleiben unwissend!
  2. Programmieren lernen Informatik-Apps für Kinder sind oft zu komplex

Onboarding in Coronazeiten: Neu im Job und dann gleich Homeoffice
Onboarding in Coronazeiten
Neu im Job und dann gleich Homeoffice

In der Coronakrise starten neue Mitarbeiter aus der Ferne in ihren Job. Technisch ist das kein Problem, die Kultur kommt virtuell jedoch schwerer an.
Ein Bericht von Manuel Heckel

  1. Onlineshopping Weiterhin mehr Pakete als vor Beginn der Coronapandemie
  2. Corona IFA 2020 findet doch als physisches Event statt
  3. Corona Pariser Polizei darf keine Drohnen zur Überwachung verwenden

    •  /