Forschung: Neue Technologie ermöglicht Akkus mit höherer Kapazität

Ein neues Fertigungsverfahren verspricht eine nahezu doppelt so große Kapazität bei Lithium-Ionen-Akkus - bei gleicher Größe. Wissenschaftler von Samsung haben die Technologie entwickelt und jetzt präsentiert.

Artikel veröffentlicht am 26. Juni 2015, 16:43 Uhr, Tobias Költzsch

Samsung-Forscher haben ein Verfahren entwickelt, das die Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus erhöhen könnte. (Bild: Tobias Költzsch/Golem.de)

In den vergangenen Jahren konnte die Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus stetig verbessert werden, ebenso die Anzahl der möglichen Ladezyklen. Weil sich das Silizium in den Akkus bei jedem Ladezyklus ausdehnt, sind der Kapazität eines Akkus aus Platzgründen aktuell aber Grenzen gesetzt. Dieses Problem könnte ein Forscherteam von Samsung jetzt zumindest teilweise gelöst haben.

Graphen-Beschichtung sorgt für Verschiebungen

Wie Business Korea unter Bezugnahme auf ein auf Nature Communications veröffentlichtes Paper berichtet, haben es die Wissenschaftler geschafft, Silizium-Anoden zu beschichten: Dabei wird Graphen direkt auf den Silizium-Nanopartikeln aufgetragen, die als Anoden fungieren. Durch diese Schicht soll der durch die Ladevorgänge ausgelöste Volumenzuwachs kompensiert werden, wodurch eine höhere Dichte erreicht wird, die letztlich zu einer höheren Kapazität führt.

Die Volumenausdehnung wird insofern eingedämmt, als sich die Siliziumpartikel dank des Graphen an benachbarten beschichteten Partikeln vorbeischieben können. Dadurch ist die volumetrische Energiedichte, also die Kapazität des Akkus, beim ersten Ladezyklus um 1,8 Mal höher als bei aktuellen Lithium-Ionen-Batterien. Beim 200. Ladezyklus ist sie noch 1,5 Mal höher.

Die Forscher sind der Meinung, dass ihre Beobachtungen als Prototyp dienen könnten, um derartige Silizium-Anoden in kommerzieller Technik nutzen zu können. Laut Business Korea erwartet Samsung, dass die neue Technologie Auswirkungen auf mobile Geräte sowie die Herstellung von Elektroautos haben wird. Beobachtern zufolge dürfte das neue Verfahren noch zwei bis drei Jahre benötigen, um Marktreife zu erreichen.