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Welche Batterien werden das leidvolle Reichweitenproblem von Elektroautos lösen und sich vergleichsweise günstig produzieren lassen? Überall arbeiten Forscher auf Hochtouren an Optimierungen bestehender Akku-Typen sowie Neuentwicklungen – vergangene Woche berichteten wir über den Durchbruch der Fraunhofer IWS bei der Entwicklung effizienter und haltbarer Lithium-Schwefel-Batterien. Ein neues positives Signal kommt diese Woche aus der Schweiz: Chemikern der ETH Zürich und der Forschungsanstalt Empa ist es gelungen, aus Zinn-Nanokristallen ein neuartiges Material für Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln.

Unter der Leitung von Maksym Kovalenko vom Laboratorium für Anorganische Chemie der ETH Zürich und von der Empa haben die Schweizer Wissenschaftler ein Nanomaterial entwickelt, welches Lithium-Ionen-Batterien eine deutlich höhere Speicherkapazität verleiht. Winzige Zinn-Kristalle am Minus-Pol der Batterie, der heute noch überwiegend aus Graphit besteht, sollen die Leistungsfähigkeit der Elektrode und somit des Akkus verbessern, wie Kovalenko veranschaulicht: "Je mehr Lithium-Ionen die Elektrode aufnehmen und abgeben kann – je besser sie quasi atmen kann –, desto mehr Energie lässt sich in einer Batterie speichern".

 

Speicherkapazität von Zinn-Elektroden bis zu doppelt so groß

 

Um den speziellen Materialanforderungen – Zinn-Kristalle verändern ihr Volumen, wenn sie viele Lithium-Ionen aufnehmen – gerecht zu werden, entwickelten die Forscher eine poröse und durchlässige Kohlenstoffmatrix, in die mittels Nanotechnologie kleinste Zinn-Kristalle eingebettet wurde. Eine so konstruierte Elektrode nimmt beim Laden die Lithium-Ionen auf und gibt sie beim Entladen wieder ab, in der Funktionsweise ähnlich wie ein Schwamm. In der Entwicklungsphase ist es erstmals gelungen, präzise derart kleine Zinn-Kristalle herzustellen. Aber die Forscher sind noch nicht am Ziel, das Herstellungsverfahren und weitere Systemkomponenten bedürfen noch einer Optimierung. Ebenso wird nach kostengünstigen Ausgangsmaterialien Ausschau gehalten, um die leistungsfähigeren und langlebigeren Batterien zur Marktreife zu bringen. Eine detaillierte Darstellung der Forschungsergebnisse finden Sie hier.

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