Schema des Nanopartikels mit Schale und Dotter: einfache Herstellung, günstige Materialien (Bild: Christine Daniloff/MIT)
Akkus sollen dank einer neuartigen Anode aus Aluminium besser werden: Diese soll den Energiespeichern zu mehr Speicherkapazität und Lebensdauer verhelfen als herkömmliche Anoden aus Graphit.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Tsinghua-Universität in Peking haben die neuartige Anode entwickelt.
Die Anode besteht aus Nanokugeln mit einer Schale aus Titandioxid, welche mit Aluminium gefüllt sind. Schale und Kern sind dabei nicht miteinander verbunden. Der Aufbau ähnelt einem Ei, bei dem Schale und Dotter durch das Eiklar getrennt sind. Bei einer solchen Dotter-Schale-Konstruktion kann sich der Dotter ausdehnen und zusammenziehen, ohne dadurch die feste Schale stark zu beeinflussen.
Normalerweise haben Li-Ion-Akkus Graphit-Anoden und eine Speicherkapazität von 0,35 Ah pro Gramm. Aluminium hingegen kann bis zu 2Ah/g speichern.
Einen Nachteil hat Aluminium aber auch: Beim Laden und Entladen dehnt es sich stark aus und schrumpft wieder, so die Forscher.
Dadurch kommt es zu starken mechanischen Belastungen die die elektrischen Kontakte trennen können. Weiter bildet das flüssige Elektrolyt beim Kontakt mit Aluminium eine Haut. Diese fällt durch die Ausdehnung und das Schrumpfen jedoch ab und bildet sich neu. Dadurch verschlechtert sich die Leistung des Energiespeichers mit der Zeit.
Aktuelle haben die Forscher einen Akku mit 1,2Ah/g entwickelt. Das entspricht ca. der Dreifachen Kapazität als normalen Lithium-Ionen-Akkus derzeit. Auch nach 500 Ladezyklen mit Schnellladung, die Akkus normalerweise besonders beansprucht, hatte der Akku praktisch keine Kapazität verloren.
Die Herstellung der Anode sei einfach und die Materialien relativ günstig, sagen die Forscher. Angaben über die Serienreife machen Sie allerdings