Lithium-Ionen-Batterien: Ladezeit soll nur noch 15 Minuten betragen

Eine neue Anode aus einer Molybdän-Wolfram-Niobat-Legierung anstelle von Graphit beseitigt das erste Hemmnis für schnelleres Laden.

Artikel veröffentlicht am , Wolfgang Kempkens
Inspektion einer Knopfbatterie mit neuer Anode
Inspektion einer Knopfbatterie mit neuer Anode (Bild: ORNL)

Das US-Energieministerium (Departement of Energy/DOE) hat das Ziel ausgegeben, Batterien zu entwickeln, die sich innerhalb von 15 Minuten aufladen lassen. Damit sollen ähnliche Tankzeiten erreicht werden wie bei Autos mit Verbrennungsmotor. Diesem Ziel sind Forscher des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) und der im gleich US-Bundesstaat beheimateten University of Tennessee in Knoxville jetzt ein bisschen näher gekommen. Sie haben eine neue Anode entwickelt, die ein Hemmnis für schnelles Laden beseitigt.

Ablagerung bremst Elektronen und Ionen

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Beim grundlegenden Batteriedesign sind zwei feste Elektroden - eine positive Kathode und eine negative Anode - durch eine Elektrolytlösung und einen Separator voneinander getrennt. In Lithium-Ionen-Batterien wandern Lithium-Ionen zwischen Kathode und Anode hin und her, um Strom zu speichern oder freizusetzen. Die heute verwendeten Graphitanoden lassen während des Ladevorgangs auf der Anodenoberfläche eine Ablagerung entstehen, die die Bewegung von Lithium-Ionen hemmt und damit die Ladezeit verlängert. Die neue Anode besteht aus einer Molybdän-Wolfram-Niobat-Legierung, die keine hemmenden Ablagerungen verursacht.

Massenproduktion ist möglich

"Um die Ladezeit drastisch zu verkürzen, sind neue Werkstoffe und Synthesemethoden nötig, die die Industrie in der Massenproduktion einsetzen kann", so der ORNL-Chemiker Sheng Dai. Beide Anforderungen erfüllt das neue Anodenmaterial, mit dem sich das 15-Minuten-Ziel allerdings noch nicht erreichen lässt. Doch der Weg dorthin erscheint jetzt klarer.

Sol-Gel-Technik brachte die Lösung

Das Team stellte die neue Legierung mit Hilfe der Sol-Gel-Technik her, die sich leicht skalieren lässt, also für eine industrielle Produktion geeignet ist und wenig Energie verbraucht. Aus einer Mischung aus ionischer Flüssigkeit - ein Salz, das bei Zimmertemperatur flüssig ist - und Metallsalzen stellten die Forscher ein Gel her, das sie erhitzten, so dass es an Festigkeit gewann. Die ionische Flüssigkeit lässt sich recyceln und immer wieder verwenden.

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PanicMan 28. Sep 2022 / Themenstart

Nein, der OP vergisst einfach wieviel Arbeit und Millionen von Jahren notwendig waren um...

winhlp32.exe 24. Sep 2022 / Themenstart

Niobate, salzartige Reaktionsprodukte von Niob(V)-oxid mit basischen Metalloxiden, unter...

heuteistsuper 23. Sep 2022 / Themenstart

Vielleicht ist es auch nur die Möglichkeit, solcher Akkus / Anoden gro...

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