Harter Kohlenstoff ist ein Kompromiss, der viele Kunden finden wird

Der erste Vorteil der größeren Zwischenräume und Poren ist mehr Platz, in denen das Lithium in Form von metallartigen Partikeln gespeichert werden kann. Deshalb kann die Kapazität von hartem Kohlenstoff höher sein als die von Graphit, wobei die genauen Zahlen von der Mikrostruktur des Kohlenstoffs und der Akkukonstruktion abhängen. Die größeren Zwischenräume bieten auch genug Platz für Natrium-Ionen, die zu groß sind, um zwischen Graphitschichten gespeichert zu werden.

Stellenmarkt
  1. IT-Referent (w/m/d)
    Bundeskartellamt, Bonn
  2. Data Scientist* with focus on Data Engineering
    SCHOTT AG, Mainz
Detailsuche

Zweitens können die Ionen viel leichter in harten Kohlenstoff eindringen als in die Zwischenräume von Graphit und sich darin auch leichter bewegen. Dadurch können Akkus mit hartem Kohlenstoff schneller geladen werden und auch mehr Leistung abgeben. Drittens kann harter Kohlenstoff mit Propylencarbonat im Elektrolyt verwendet werden, das einen niedrigen Schmelzpunkt von -48 Grad Celsius hat und schwer entflammbar ist.

In Akkus mit Graphit in der Anode besteht der Elektrolyt aus einer Mischung aus Ethylencarbonat, das allein erst bei 34 Grad Celsius schmilzt, und leicht entflammbarem Dimethylcarbonat, um die Schmelztemperatur zu senken. Mit Propylencarbonat kann auf solche Zusätze verzichtet werden und der Akku funktioniert auch bei niedrigeren Temperaturen. Ein großer Teil der Vorteile von Natrium-Ionen-Akkus gegenüber Lithium geht auf den unvermeidbaren Verzicht auf Graphit zurück, auch wenn Natrium-Ionen im Elektrolyt generell beweglicher sind als Lithium.

Durch harten Kohlenstoff geht Lithium verloren

Allerdings kommt noch ein Nachteil von hartem Kohlenstoff hinzu. Er hat durch die geringere Dichte und die unregelmäßigere Struktur eine größere Oberfläche als das dichtere Graphit. An der Oberfläche des Anodenmaterials kommt es aber immer zu chemischen Reaktionen zwischen dem gespeicherten Lithium und dem Elektrolyt. Dabei bildet sich beim ersten Ladevorgang eine Schicht aus Salzen und Polymeren, die eine gewisse Menge Lithium binden. Je größer die Oberfläche, desto mehr Lithium geht verloren.

Golem Karrierewelt
  1. First Response auf Security Incidents: Ein-Tages-Workshop
    14.11.2022, Virtuell
  2. Azure und AWS Cloudnutzung absichern: virtueller Zwei-Tage-Workshop
    22./23.09.2022, virtuell
Weitere IT-Trainings

Wie groß diese Verluste sind, hängt vor allem von der Mikrostruktur der Oberfläche und dem verwendeten Elektrolyt ab. Sie können durch geschickte Wahl der Reaktionsbedingungen in der Herstellung, zusätzliche Beschichtungen und die Optimierung der Akkuchemie verringert werden. Dazu kommt, dass Akkus mit dickeren Anoden auch mit mehr Elektrolyt befüllt werden müssen, was zusätzliches Gewicht mit sich bringt.

Deshalb ist generell davon auszugehen, dass ansonsten gleichwertige Akkus selbst mit gut optimiertem Kohlenstoff etwa 10 bis 15 Prozent weniger Energie speichern als mit Graphit. Deshalb hat sich Graphit in den 1990er Jahren als Anode durchgesetzt.

Diese Verluste können allerdings größtenteils ausgeglichen werden, wenn dem Kohlenstoff schon vor dem Zusammenbau des Akkus etwas Lithium zugesetzt wird. Solche Prozesse wurden bereits entwickelt, weil es ähnliche Probleme mit den viel leichteren Siliziumanoden gibt. Ein zusätzlicher Verbrauch von Lithium ist allerdings unvermeidbar.

Ein Hindernis weniger für Natrium-Ionen-Akkus

Bislang macht Stora Enso noch keine Leistungsangaben zu dem Material. Die Firma will aber auch Mischungen aus Graphit und hartem Kohlenstoff anbieten, die einerseits den Graphitverbrauch senken und andererseits zumindest ein etwas schnelleres Laden der Akkus bei kleineren Kapazitätsverlusten ermöglicht. Auf die höhere Sicherheit und das bessere Kälteverhalten von Propylencarbonat als Elektrolyt müssen diese Akkus allerdings verzichten.

Selbst wenn sich harter Kohlenstoff für Lithium-Ionen-Akkus nicht durchsetzt, bleiben die Natrium-Ionen-Akkus. Mangels Alternativen und viel niedrigeren Rohstoffkosten spielen Verluste von Natrium in der Anode dort eine kleinere Rolle. Die Leistung der Anode wird allerdings etwas schlechter sein als die der Anoden für die Natrium-Ionen-Akkus von CATL, die aus synthetischem Material hergestellt und für Natrium optimiert wurden. Dafür dürfte das Material von Stora Enso billiger und schneller verfügbar sein.

Abnehmer wird Stora Enso auch ohne Lieferengpässe von Graphit finden. Akkus, die bei -20 Grad noch 90 Prozent der Kapazität liefern, dürften in Skandinavien für viele Autofahrer wichtiger sein als Akkus mit zehn Prozent höherer Maximalkapazität. Und bessere Schnellladefähigkeit ist manchen Autofahrern ebenso wichtiger als höhere Reichweite. Vor allem aber galt die Verfügbarkeit von hartem Kohlenstoff bislang als wichtiges Hindernis für die Massenproduktion von Natrium-Ionen-Akkus, auch bei Altris. Das wäre damit beseitigt.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
 Akkutechnik: Was hat es mit der "Holzbatterie" von Northvolt auf sich?
  1.  
  2. 1
  3. 2


berritorre 08. Aug 2022 / Themenstart

Naja, mein Handy hält ja auch einen Tag locker durch. Nur wenn man mal extrem viel nutzt...

<break> 08. Aug 2022 / Themenstart

Ja, schon. Soll allerdings wohl eine Verkürzung von "holzbasiert" sein, denn der...

rvdtg2 08. Aug 2022 / Themenstart

Wie schnell und wie billig könnte man so einen Lignin-Natrium-Akku als Speicherkraftwerk...

berritorre 05. Aug 2022 / Themenstart

So sehe ich das auch. Aber ich denke unter diesen Vorraussetzungen würden es gebrauchte...

Kommentieren



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Intel & AMD
Neue Sicherheitslücken in Prozessoren - SGX betroffen

Aktuelle CPUs von Intel und AMD haben Schwachstellen, über die fremde Daten ausgelesen werden können.
Eine Analyse von Johannes Hiltscher

Intel & AMD: Neue Sicherheitslücken in Prozessoren - SGX betroffen
Artikel
  1. Elektroautos: Siemens und Mahle kooperieren bei kabellosem Laden
    Elektroautos
    Siemens und Mahle kooperieren bei kabellosem Laden

    Siemens und Mahle wollen beim induktiven Laden von Elektroautos zusammenarbeiten. Siemens verspricht sich große Chancen in diesem Markt.

  2. Google Fonts: Abmahnungen an Webseitenbetreiber mit Google-Schriftarten
    Google Fonts
    Abmahnungen an Webseitenbetreiber mit Google-Schriftarten

    Nach einer Entscheidung des Landgerichts München erhalten Webseitenbetreiber mit eingebundenen Google Fonts vermehrt Abmahnungen.

  3. Programmiersprache: JSON-Erfinder will Javascript in Rente schicken
    Programmiersprache
    JSON-Erfinder will Javascript in Rente schicken

    Douglas Crockford, der Erfinder des Datenformats JSON und Mitentwickler von Javascript, findet, dass die Sprache in Rente geschickt werden sollte.

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 • Günstig wie nie: WD SSD 1TB m. Kühlkörper (PS5) 119,90€, MSI 29,5" 200 Hz 259€, LG QNED 75" 120 Hz 1.455,89€ • MindStar (XFX RX 6950 XT 999€, Gainward RTX 3070 559€) • Gigabyte Deals • Der beste Gaming-PC für 2.000€ • Apple Week bei Media Markt • be quiet! Deals [Werbung]
    •  /