Sichere Lithium-Ionen-Akkus ohne Kapazitäts-Verluste entwickelt

Von Christian Kahle am 29.07.2020 07:26 Uhr
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Eine neue Anode soll es möglich machen, die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien deutlich zu verbessern, ohne die Energiedichte zu senken. Vor allem für die Stromspeicher in Elektroautos kann dies einen deutlichen Gewinn darstellen.

An Lithium-Ionen-Akkus führt aktuell kein Weg vorbei, wenn viel Energie auf kleinem Raum gespeichert werden soll. Um hier zu mehr Sicherheit und einer besseren Laderate zu kom­men, wird teilweise bereits mit Lithium-Titanat-Oxid (LTO) als Alternative zum üblichen Gra­phit gearbeitet. Allerdings führen diese zwangsläufig zu einer geringeren Energiedichte im Akku - ganz so, als könne man eben nicht von allem das Beste bekommen.

Doch nun hat ein Forscher-Team doch eine Möglichkeit gefunden, die gleichen Vorteile ohne sinkende Energiedichte zu erreichen. Ihre Anode besteht aus Lithium-Lanthan-Titanat mit einer Perowskit-Kristallstruktur (LLTO), heißt es in der Veröffentlichung im Journal Nature Communications. Das zugehörige Paper wurde von Wissenschaftlern des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der chinesischen Jilin-Universität in Changchun verfasst.

Größere Strukturen

"Künftig könnten LLTO-Anoden besonders si­che­re und langlebige Hochleistungszellen er­mög­li­chen", erklärte Teamleiter Helmut Ehren­berg vom KIT. Experimente mit dem Material hätten sich als sehr zufriedenstellend erwiesen. Hinzu kommt, dass die Partikelgröße nicht wie in anderen Fällen auf ein Nanometer-Niveau re­du­ziert werden muss, um die ge­wünsch­ten Ei­gen­schaf­ten zu erhalten.

Dies führt das Forscherteam auf sogenannte pseudokapazitive Eigenschaften von LLTO zurück. An diesem Anodenmaterial lagern sich letztlich nicht nur einzelne Elektronen an, sondern ladungstragende Ionen, die über schwache Kräfte gebunden sind und reversibel Ladungen an die Anode übertragen können. "Dank der größeren Partikel ermöglicht LLTO prinzipiell einfachere und kostengünstigere Verfahren der Elektrodenherstellung", erläuterte Ehrenberg. Wann mit marktreifen Akkus mit der neuen Technologie zu rechnen ist, kann aber noch nicht genau gesagt werden.

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