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Silizium-Akku der Universität Kiel verzehnfacht die Kapazität
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Hannover Messe

Silizium-Akku der Universität Kiel verzehnfacht die Kapazität

von Robert Klatt •

Der neue Akku hat mehr Kapazität, lädt schneller und brennt nicht so schnell. Es wird bereits an der industriellen Fertigung gearbeitet.


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Während der Hannover Messe hat Projektleiterin Dr. Sandra Hansen einen neuen Silizium-Akku vorgestellt, der im Institut für Materialwissenschaft an der Kieler Christian-Albrechts-Universität (CAU) entwickelt wurde. Im Vergleich zu den derzeit sehr verbreiteten Akkus mit Lithium-Ionen-Technik hat die Neuentwicklung eine zehnfach höhere Energiedichte. Das Forschungsteam sieht in der Akkutechnologie große Chance, etwa für Elektroautos die so eine höhere Reichweite fahren könnten aber auch in der Medizintechnik. Hörgeräte, Herzschrittmacher und andere Geräte könnte durch den neuen Akku noch weiter verkleinert werden. Außerdem nimmt das Aufladen ebenfalls deutlich weniger Zeit in Anspruch.

Ladevorgang benötigt nur zwölf Minuten statt fünf Stunden

Anstatt wie bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus die Graphit-Anoden verwenden werden im neuen Akku aus Kiel Anoden verwendet die zu 100 Prozent aus Silizium bestehen. Silizium ist das am zweithäufigsten vorkommende Element der Erde. Hansen erklärte während der Hannover Messe, dass " Silizium theoretisch ein ideales Anodenmaterial ist, weil es viel mehr Energie speichern kann als etwa Graphit." Während einer Testreihe am Institut wurde das Akku rund 500 Mal ent- und wieder beladen. Die Tests zeigten, dass der Ladevorgang nur zwölf Minuten benötigt. Vergleichbare Akkus die Lithium-Ionen-Technik basieren benötigen dafür rund fünf Stunden. Eine weitere positive Eigenschaft der neue Akku-Technologie ist die lammhemmende Eigenschaft von Silizium, die Vorfälle wie das brennende Samsung Note verhindern könnte.

Bisher lag die große Schwierigkeit bei der Entwicklung von Silizium-Akkus in der mechanischen Instabilität des Elements, die dafür verantwortlich war, dass Siliziumanoden eine vergleichsweise kurze Lebensdauer hatten. Da bedingt durch die hohe Energiedichte das Anodenmaterial sehr viele Lithiumionen aufnimmt, dehnt es sich dabei um bis zu 400 Prozent aus. Dies kann dazu führen, dass der spröde Werkstoff Risse bekommt und zerbricht. Hansen zeigte jedoch in ihrer Promotion, dass das Problem gelöst werden kann, indem man Silizium in die Mikrostruktur eines dünnen Drahtes bringt. Das Element ist so flexibel genug, um auch während der großen Ausdehnung nicht zu zerbrechen.

Die Kieler Christian-Albrechts-Universität forscht bereits seit rund sieben Jahren an Silizium-Akkus. Das nun erfolgreiche Projekt unter Leitung von Dr. Sandra Hansen wurden jedoch erst vor rund einem Dreiviertel-Jahr gestartet. In Kooperation mit der RENA Technologies GmbH wird derzeit schon an der industriellen Fertigung der neu entwickelten Silizium-Anoden gearbeitet. Das Team arbeitet außerdem daran eine Kathode aus Schwefel zu entwickeln, die die Energiedichte weiter erhöhen würde. Auch die Umwelt wird durch die neue Akku-Technologie geschont, da deutlich weniger seltene Erden für die Produktion benötigt werden.

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