Nanodraht und Gel: Neue Technik könnte Akkus viel langlebiger machen

Forscher in den USA haben durch Zufall eine Methode entdeckt, durch die Akkus weitaus haltbarer werden könnten. Ein Polymergel und mit Mangan(IV)-oxid überzogene Nanodrähte sind dabei die Schlüsselkomponenten.

Artikel veröffentlicht am 23. April 2016, 15:26 Uhr, Tobias Költzsch

Der Unterschied in der Korrosion ist sichtbar - mit dem Polymergel ist diese weitaus schwächer. (Bild: UCI)

Wissenschaftler der University of California, Irvine (UCI) haben einen Weg gefunden, mit dem sich die Haltbarkeit von Akkus drastisch steigern lassen könnte. Ein von den Forschern entwickelter Akku aus Goldnanodrähten, die mit Mangan(IV)-oxid überzogen und in ein Gel aus Polymethylmethacrylat (PMMA) gelegt wurden, hält nach ihren Angaben bis zu 200.000 Ladezyklen. Dabei sinkt die Kapazität nur um fünf bis sechs Prozent.

Eine solche Reduzierung der Kapazität wird mit den gleichen Nanodrähten, aber ohne PMMA bereits nach 2.000 bis 8.000 Ladezyklen erreicht. Das Gel erhöht die Nutzungsdauer des Akkus im Versuchsaufbau demnach erheblich. Im Versuch verwendeten die Forscher Popular Science zufolge zwei Kathoden, nicht eine Kathode und eine Anode, wie es eigentlich bei Akkus üblich ist. Dennoch soll die Aussage valide sein.

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Der Akku im Versuchsaufbau (Bild: UCI)

Grund für die längere Nutzungsdauer könnte den Forschern zufolge sein, dass das PMMA die beim wiederholten Aufladen auftretende Korrosion der Nanodrähte drastisch verringert. Dies zeigen auch Mikroskopaufnahmen, die das Team von Nanodrähten mit und ohne Gelumhüllung gemacht hat.

Technik durch Zufall entdeckt

Den genauen Wirkungsablauf verstehen aber auch die Wissenschaftler noch nicht vollständig - was auch daran liegen kann, dass sie ihre Entdeckung zufällig machten. Eigentlich wollte das Forscherteam schlicht einen Akku entwickeln, der statt einer Elektrolytflüssigkeit ein Gel verwendet. Dabei sind sie auf die drastisch erhöhten Ladezyklen gestoßen.

Da die Kerne der Nanodrähte aus Gold sind, dürften derartig aufgebaute Akkus jedoch merklich teurer als aktuelle Modelle sein. Sollte aber ein probates Ersatzmaterial gefunden werden, könnten sich die Fertigungskosten entsprechend reduzieren. Laut Popular Science will das UCI-Team versuchen, erste Akkus mit der neuen Technik herzustellen.