08.04.2015, 14:48 Uhr | 1 |

Superakku aus Stanford Aluminium-Akku hält extrem lang und lässt sich in einer Minute laden

US-Forscher haben einen Akku mit sensationellen Eigenschaften entwickelt. Er ist flexibel, hat eine extrem lange Lebensdauer, brennt nicht und ist flott aufgeladen. Er soll Smartphones, Autos und Flugzeuge mit Strom versorgen und als Puffer für Wind- und Solarstrom dienen.

Aluminium-Akku
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Der neue Akku auf Aluminium-Basis soll im ersten Schritt vor allem Smartphones aufladen.

Foto: Stanford

Mit höchst ungewöhnlichen Eigenschaften glänzt ein Akku, den Wissenschaftler der kalifornischen Eliteuniversität Stanford entwickelt haben. Er lässt sich beliebig verbiegen, enthält kein brennbares Material wie Lithium-Ionen-Batterien, lässt sich in weniger als einer Minute aufladen und übersteht problemlos 7500 Ladezyklen. Heute übliche Akkus schaffen kaum mehr als 1000. „Wir haben eine ganze Reihe von Durchbrüchen in der Batterieforschung erzielt“, so Hongjie Dai, Chemieprofessor in Stanford, der die Batterieentwicklung leitet.

Kathode ist besonders langlebig

Die Kathode der Aluminium-Ionen-Batterie, also ihr Pluspol, besteht aus Aluminium, die Anode aus nanofeinen Kohlenstoffplättchen. Getrennt werden sie von einem ganz speziellen Elektrolyten, einer ionischen Flüssigkeit. Das ist eine Gruppe von Salzen, die bei Zimmertemperatur flüssig sind. Sie ist unbrennbar und schützt ganz nebenbei noch die Aluminiumkathode vor Korrosion. Daran scheiterten bisherige Versuche, Akkus auf Aluminiumbasis zu bauen. Nach spätestens 100 Ladezyklen war die Kathode zerstört.

Die Batterie aus Stanford erzeugt eine Spannung von zwei Volt. Über ihre Kapazität schweigen die Entwickler allerdings. Sie ist möglicherweise verbesserungsbedürftig. Ming Gong, Doktorand in Dais Team, schwärmt vor allem von der Flexibilität des Stromspeichers: „Man kann ihn biegen und sogar falten. Damit ist er bestens geeignet für flexible elektronische Geräte.“

Außerdem sei Aluminium deutlich billiger als etwa Lithium. Im Vergleich zu heute genutzten Batterien sei die Aluminium-Variante deutlich umweltverträglicher, weil keiner ihrer Inhaltsstoffe giftig sei, auch ionische Flüssigkeiten nicht.

10.000 Ladezyklen sind denkbar

Die Stanford-Forscher glauben, dass sie die Eigenschaften ihres Akkus noch verbessern können. In erster Linie soll er in Smartphones eingesetzt werden. Geeignet sei er in entsprechend großer Ausführung auch als Pufferbatterie für überschüssigen Solar- und Windstrom. „Das Stromnetz benötigt einen Akku mit langer Lebensdauer, der Strom schnell speichern und wieder abgeben kann“, sagt Dai. Theoretische Überlegungen zeigten, dass Ladezyklen von 10.000 und mehr möglich sind.

Der Akku sei, wenn er irgendwann industriell hergestellt werden kann, auch für Elektroautos und die Bordstromversorgung in Flugzeugen geeignet. Dort werden meist schwere Bleiakkus eingesetzt.

Der Versuch von Boeing, sie durch Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen, ging zunächst schief. In manch einem Dreamliner gingen diese Akkus in Flammen auf oder entwickelten große Hitze und Rauchschwaden. United- und Delta Airlines haben sie deshalb aus ihren Maschinen verbannt. Inzwischen wurde die Technik von Boeing überarbeitet und läuft seitdem ohne öffentlich bekannt gewordene Probleme.

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Von Wolfgang Kempkens
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kommentare
09.04.2015, 18:59 Uhr GeronimoFuller
Ich kann ja vielleicht noch nachvollziehen, wenn werbefinanzierte Online-Newsportale einfach nur die Pressemitteilung abschreiben. Hier hätte ich aber mehr erwartet:

7.500 Ladezyklen? Bei welcher DOD (Entladetiefe)? Bei einer Entladetiefe von 5% schafft das auch ein Bleiakku.

Lithiumakkus sollen nur 1.000 Zyklen schaffen? Das ist wohl der Wunsch dieser Forscher, die ihre Entwicklung in einem besseren Licht dastehen lassen wollen. Durchschnittliche Lithiumakkus werden heute (bei DOD 80%) mit mindestens 3.000 Zyklen spezifiziert. Lithiumtitanatzellen schaffen 8.000 Zyklen und mehr.

Der Hinweis auf eine ionische Flüssigkeit als Elektrolyt ist wichtig. Schließlich hatte NEC schon vor Jahren einen Akku auf Lithiumbasis mit einem solchen Elektrolyten vorgestellt, der auch in Minuten aufladbar war. Leider ist nur eins noch höher als die Leitfähigkeit dieses Elektrolyten: sein exorbitanter Preis (meist oberhalb von 1.000 Euro pro Liter). Deshalb konnten sich Akkus mit solchen Elektrolyten bisher auch nicht durchsetzen und in der Praxis wird weiter mit in Kohlenwasserstoffen gelösten Salzen gearbeitet.

Kapazität: Über die Kapazität schweigt nur die abgeschriebene Pressemeldung. Schon im Abstract des entsprechenden Nature-Artikels steht, das die gravimetrische Energiedichte mit 70 Wattstunden pro Kilogramm bestimmt wurde. Zum Vergleich: durchschnittliche LiFePO4-Akkus haben 100 bis 140 Wh/kg. Hochenergieakkus mit Cobalt in der Elektrode kommen auf bis zu 240 Wh/kg, z.B. einige Panasonic 18650er Typen.

Ich bin mir sicher, dass Leser auf Ingenieur.de solche Infos lesen wollen...


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