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Forscher entwickeln Silizium-Anode für Lithium-Ionen-Batterien

Granatapfel: Vorbild für den Anoden-Aufbau von Akkus (Foto: R. Sturm/pixelio.de)

Granatapfel: Vorbild für den Anoden-Aufbau von Akkus (Foto: R. Sturm/pixelio.de)

Stanford (pte/19.02.2014/06:00) Die Natur in Form des Gra­nat­ap­fels dient For­schern der Uni­versi­tät Stan­ford und dem daran an­ge­schlos­senen SLAC Na­tional Ac­celera­tor Labo­ra­tory http://slac.stanford.edu als Vor­bild für ver­bes­ser­te Lit­hium-Ionen-Ak­kus. Denn für höhere Ka­pa­zi­täten geeig­ne­te Si­li­zium-Ano­den hal­ten ak­tuel­len, im Jour­nal Na­ture Nano­techno­logy veröf­fent­lich­ten For­schungs­er­geb­nis­sen zu­fol­ge ent­scheidend län­ger, wenn sie aus Nano­par­ti­keln be­ste­hen, die wie die Ker­ne eines Granat­apfels an­ge­ord­net sind. Daraus er­gibt sich großes Poten­zial für An­wen­dungen von Smart­pho­nes bis hin zu Elek­tro­autos.

Stabilität durch den Kern

Si­li­zium-Ano­den sind für Lit­hium-Ionen-Ak­kus interes­sant, da sie zehn Mal mehr Energie speichern könn­ten als die der­zeit üb­lichen Grap­hit-Ano­den. Aller­dings be­steht das Prob­lem, dass das Si­li­zium durch das Auf­laden schnell brüchig wird und die Ka­pa­zi­tät des Ak­kus da­durch schnell sinkt. Eben dieses Pro­blem kann der neue Auf­bau lösen.

"Ex­peri­mente haben ge­zeigt, dass un­sere Gra­nat­ap­fel-in­spi­rier­te Ano­de auch nach 1.000 Lade­zyk­len bei 97 Pro­zent Kapa­zi­tät ar­bei­tet", betont Yi Cui, Pro­fes­sor für Material­for­schung in Stan­ford. Das ist für kom­mer­ziel­le An­wend­ungen wie eben Smart­phone-Ak­kus ab­so­lut aus­reichend.

Kommerzielle Nutzung noch weit

Um diese Kapa­zi­tät zu er­rei­chen, hat Cuis Team koh­len­stoff­um­man­tel­te Si­li­zi­um-Nano­par­ti­kel wie die Ker­ne in einem Gra­nat­ap­fel an­ge­ord­net und dann in eine weitere Koh­len­stoff-Schale ein­ge­bet­tet. Diese Schich­ten hal­ten die Kern-An­or­d­nung zu­sam­men und leiten zu­gleich gut Strom. Außer­dem mini­miert der Auf­bau un­erwünsch­te Re­ak­tionen zwischen Si­li­zi­um und dem Elek­tro­lyt des Ak­kus.

Al­ler­dings betont Cui, dass es noch zwei Hür­den für die kom­mer­ziel­le Nut­zung gibt. Einer­seits muss der Fer­ti­gungs­pro­zess ver­ein­facht wer­den und an­der­er­seits be­darf es einer gün­sti­gen Quel­le für Si­li­zi­um-Nano­par­ti­kel. Ein heißer Kan­di­dat dafür sind Reishülsen (pres­se­text berich­te­te: http://pte.com/news/20130710018 ).

(Ende)

 

Aus­sen­der: pres­se­text.re­dak­tion
Ansprechpartner: Thomas Pichler
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