Energiespeicher: Samsung versilbert den Lithium-Akku

E-Autos mit 800 km Reichweite durch Akkus mit mehr Kapazität und Sicherheit. Samsung hat viele Probleme der Technik gelöst und sie wäre auch bezahlbar.

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Dank besserer Akkus sollen Elektroautos mehr Reichweite bekommen.
Dank besserer Akkus sollen Elektroautos mehr Reichweite bekommen. (Bild: Werner Pluta)

Elektroautos mit 800 km Reichweite will Samsung dank eines neuen Festkörperakkus auf Basis einen Lithium-Ionen-Akkus erreichen, der eine höhere Energiedichte und bessere Sicherheit verspricht. Das sagte das Unternehmen in einer Pressemeldung. Details dazu wurden im Wissenschaftsjournal Nature Energy veröffentlicht. Ohne flüssiges Elektrolyt bläht sich der Akku nicht mehr so leicht auf und platzt, wenn er erhöhten Temperaturen ausgesetzte wird. Vor allem aber gelang es Samsung, eine Anode herzustellen, in der das Lithium einfach als reines Lithiummetall gespeichert wird. Normalerweise wird ein Gramm Lithium in etwa zehn Gramm Graphit eingelagert, was die Energiedichte entsprechend senkt.

Inhalt:
  1. Energiespeicher: Samsung versilbert den Lithium-Akku
  2. Ein wenig Silber macht leichte Anoden aus fast reinem Lithium möglich

Mit der neuen Technik konnten die Forscher eine kleine Zelle mit einer Energiedichte von über 900 Wh pro Liter bauen. Die Forscher schätzen, dass deutlich über 1.000 Wh/l erreichbar sind, während aktuell nur rund 700 Wh/l erreicht werden. Zum Gewicht machten sie hingegen keine Angaben. Die Technik des Akkus scheint noch nicht ganz marktfähig zu sein, löst aber viele der bisherigen Probleme. Er funktioniert auch bei Zimmertemperatur und übersteht 1.000 Ladezyklen - bei 60 Grad Ladetemperatur. Die Lade- und Entladegeschwindigkeit ist aber noch vergleichsweise langsam und der Akku musste im Betrieb mit einer Kraft von 2 MPa zusammengedrückt werden, um einen guten Kontakt zwischen den Elektroden und dem festen Elektrolyt herzustellen. 2 MPa entspricht etwa der Gewichtskraft von 20 kg pro Quadratzentimeter.

Das Hauptproblem der Speicherung von Lithium als Metall in einer Akkuanode ist die Bildung von sogenannten Dendriten. Beim Laden des Akkus, wenn sich die Lithiumionen zur Anode bewegen, entstehen sehr leicht dünne Verästelungen aus Lithiummetall, die immer weiter wachsen. Sie können zu Kurzschlüssen führen, was den Akku zerstört, oder abbrechen, womit sie nicht mehr Teil des Akkus sind und Kapazität verloren geht.

Der Akku lässt sich nicht schnell laden

Samsung konnte dieses Problem mit einer dünnen Schicht aus Silber- und Kohlenstoffnanopartikeln in einem Bindemittel lösen, die auf dem festen Elektrolyten aufgebracht wird. Die Technik kommt sogar ohne einen großen Überschuss an Lithium aus, der beim Bau anderer Versionen solcher Feststoffakkus notwendig war. Der hohe Druck auf den Akku war notwendig, um den Kontakt zwischen dieser Schicht und dem Elektrolyten zu verbessern. Ohne ihn konnte zwar die volle die Kapazität abgerufen werden, aber nur noch mit einem Zehntel der Leistung.

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In großen Akkus, wie etwa in einem Auto, kann leicht die nötige Kraft auf den Akku ausgeübt werden. Bevor Samsung damit aber die versprochenen Autos mit bis zu 800 km Reichweite bauen kann, sollte vor allem die Ladegeschwindigkeit verbessert werden. Seine volle Kapazität erreichte der Akku nur beim Laden und Entladen über jeweils fünf Stunden. Bei je zwei Stunden verlor er rund 30 Prozent seiner Kapazität. Schnellladung wurde nicht getestet. Auch die Temperatur des Akkus hat einen Einfluss. Bei 45 Grad hat er noch fast volle Kapazität, bei 25 Grad sind es 90 Prozent und bei 0 Grad nur noch 70 Prozent.

Der Silberanteil ist dagegen kein großes Problem, zumal auch im Rest des Akkus keine seltenen Stoffe zum Einsatz kamen.

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Ein wenig Silber macht leichte Anoden aus fast reinem Lithium möglich 
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Jasmir 18. Mär 2020

Samsung hat ja nun schon in der Vergangenheit gezeigt, das sie selbst ohne große...

Ach 16. Mär 2020

Den Druck auf eine ganze Reihe sehr vieler über-, bzw, in dem Fall : nebeneinander...

Copper 16. Mär 2020

Also ich kann mit der Einheit bar wenig anfangen. Zum einen, weil das eher auf einen...

AllDayPiano 15. Mär 2020

Auch wenn Deine Rechnung prinzipiell richtig ist, ist das Problem ja, dass im Akku an...

Ach 15. Mär 2020

Der Text und viele andere Beschreibungen der Solid State Battery sagen aus, dass die...



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