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20.02.13

Akku aus Nanodraht: Dreifache Kapazität, aufgeladen in zehn Minuten

Ist das die Lösung für das globale Akku-Problem? Forscher der University of Southern California arbeiten an einem neuartigen Akku aus Nanodraht, der dreimal mehr Kapazität haben soll als heute gebräuchliche Akkus. Das neue Modell soll sich in einer Vielzahl von elektronischen Geräten einsetzen lassen, vom Smartphone bis zum Elektroauto. Vollgeladen wäre der Akku in gerade einmal zehn Minuten.

Ein Smartphone, dessen Akku selbst bei dauernder Nutzung mehrere Tage hält, ein Elektroauto, dessen Batterie man mal eben an der Tankstelle wiederaufladen kann. Das soll nach dem Wunsch von Forschern der University of Southern California (USC) in Los Angeles schon in zwei bis drei Jahren möglich sein. Die Wissenschaftler arbeiten an einem neuartigen Akku-Design, das auf gleichem Raum die dreifache Ladekapazität ermöglicht, wie in heute gängigen Akkus. In nur zehn Minuten soll man sie voll aufladen können.

 

Für den Effekt sollen flexible, poröse Nanodrähte aus Silizium an der Anode sorgen. Silizium wird für Lithium-Ionen-Akkus zwar schon seit Jahren verwendet, das Material hat sich allerdings als nicht sehr lange haltbar erwiesen. Silizium wird an der Anode bislang meist in Form simpler Plättchen angebracht, die sich nach einiger Zeit loslösen und nicht mehr zu gebrauchen sind. Im Akku sinken dann Leitfähigkeit und Kapazität.

Lang leben die Nanodrähte

Die neuen Nanodrähte, an denen USC-Professor Chongwu Zhou und sein Team arbeiten, sind mit 100 Nanometern im Durchmesser deutlich kleiner und sollen durch ihre Flexibilität langlebiger sein. Ihre Architektur soll eine größere Oberfläche und damit mehr Ladekapazität ermöglichen. Die poröse Struktur erlaube es den Lithium-Ionen schneller durch das Material zu diffundieren, wodurch sich die schnellere Ladezeit im Vergleich zu heute üblichen Grafit-Designs erklärt.

Nach bisherigem Forschungsstand sollen die neuartigen Akkus für 200 Ladezyklen reichen - noch zu wenig für Smartphones, deren Akkus heute meist 500 Zyklen überstehen. Die Forscher wollen allerdings schon ein Verfahren gefunden haben, um die kleinen Nanodrähte in Masse herzustellen. Das sei bislang der teuerste Aspekt der Fertigung. In zwei bis drei Jahren sollen die Akkus marktreif sein. Bis dahin wollen die Forscher auch mehr Ladezyklen erreichen. Die nächste Baustelle der Forscher, um die Li-On-Akkus weiter zu verbessern: die Kathode. Hier könnte ein neuartiges Konzept mit den Nanodrähten der Anode besser korrespondieren und für den Akku noch bessere Eigenschaften erzielen.

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