Batterietechnologie 23.11.2021, 10:18 Uhr

Super-Batterie: Forscher entwickeln ultraschnell aufladbaren Akku

Cambridge-Forschende haben ein Material entdeckt, das eine extrem schnelle Aufladung von Akkus ermöglicht. Die Vorgehensweise ist dabei äußerst simpel.

E-Auto wird geladen

In fünf Minuten auf 90 % geladen: Das soll der neue Super-Akku aus Cambridge können.

Foto: panthermedia.net/Bildwerk_RT

Die Ladedauer von Elektroautos zählt – obgleich stetiger Fortschritte – immer noch zu den Defiziten im Vergleich zu Tankzeiten beim Verbrenner. Ein britisches Start-up hat nun einen Durchbruch erzielt.

30 Minuten warten bis das E-Auto die nächsten Kilometer abspulen kann – so lange dauert es im Schnitt, Lithium-Ionen-Batterien an einer Schnellladestationen auf mindestens 80 Prozent aufzuladen. Das kann mit der Akku-Entwicklung von Cambridge-Forschenden bald Geschichte sein. In fünf Minuten von Null auf – nun 100 ist es nicht.

Akku: Graphit wird schlichtweg ersetzt

Die Wissenschaftler der University of Cambridge haben das Start-up Nyobolt gegründet und einen Energiespeicher gebaut, der Elektroautos an der Tankstelle konkurrenzfähig macht. In fünf Minuten soll der Akku fast voll sein. Für dieses Ergebnis haben die Forschenden lediglich etwas ausgetauscht.

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Sie ersetzen das Graphit der Anode durch Niobwolframoxid (NWO). Das sorgt für eine höhere Beweglichkeit der Ionen. Erste Tests des Prototypen sind vielversprechend verlaufen. In fünf Minuten lädt der Akku auf mehr als 90 %. Außerdem wird weniger Wärme produziert als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus.

Lösung beugt Verschleiß der Batterie vor

Während des Ladens stieg die Temperatur auf maximal 40 Grad. Diese Schonung minimiert den Verschleiß von Akkus im E-Auto. Die Energiedichte bleibt vergleichbar mit Li-Ion-Akkus. Auch in Sachen Haltbarkeit besteht der Prototyp den Test: 90 % der ursprünglichen Kapazität konnte nach hunderten Ladezyklen beibehalten werden. Hier besteht laut den Forschern noch Luft nach oben: In Zukunft möchten sie mehr als 10.000 Ladezyklen erreichen.

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Nachhaltige Elektroautos mit kleineren Akkus

Die Wissenschaftler arbeiten an dem Akku der Zukunft. Statt immer größerer Batterien soll es kleinere und leichtere Akkus im Elektroauto geben. Das ist auch im Sinne der Nachhaltigkeit. Die Basis ist eine gut ausgebaute Ladeinfrastruktur. Den neuen Akku haben die Forschenden bereits in ferngesteuerten Autos und Staubsaugerrobotern erprobt. Ein weiterer Test soll in der Rennsportserie Formula E absolviert werden. Die FIA-Formel-E-Weltmeisterschaft ist eine Rennserie für Wagen mit Elektromotor. Wir berichten hier über die neue Elektrotechnik der Formel E.

Beschaffung von Niobwolframoxid wird zur Herausforderung

Bei der Entwicklung gibt es jedoch ein Aber: Niob und Wolfram sind zwar häufig vorkommende Elemente, dennoch kann es zu Problemen führen, Niobwolframoxid in ausreichender Menge zu beschaffen. Manche Nioberze und auch Wolfram gelten als sogenannte “Konfliktrohstoffe”. Der Abbau wird mit problematischen Arbeitsbedingungen verbunden. Das bedeutendste Nioberz ist das Mischmineral Columbit, in dem vor allem Eisen-, Niob- und Tantalverbindungen enthalten sind. Seit 2021 hat die EU für Wolfram eine Auflage für Importeure erlassen. Lieferketten und Berichte müssen nun offen gelegt werden.

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Bislang wurde auf Anodenseite meistens Graphit verwendet, da dieses geringere Kosten verursacht und gut verfügbar ist. Das Material hat jedoch Probleme mit der Elektrolytstabilität bei niedrigen Spannungen. Bei hohen Laderaten und niedrigen Temperaturen scheidet sich Lithium in der Anode ab. Das führt zur Bildung von Dendriten, die sich wiederum negativ auf die Laderate und die Lebensdauer des Akkus auswirkt.

Die Cambridge-Forschenden wollen mit ihrem Start-up Nyobolt den Weg für eine Serienproduktion von NWO-Batterien ebnen. Nyobolt umfasst ein Team von sechs Experten und Expertinnen, darunter Clare Gray, Chefwissenschaftlerin und Mitgründerin.

Ein Beitrag von:

  • Sarah Janczura

    Sarah Janczura

    Sarah Janczura ist Content Manager und verantwortliche Redakteurin für ingenieur.de. Nach einem Volontariat mit dem Schwerpunkt Social Media war sie als Online-Redakteurin in einer Digitalagentur unterwegs. Sie schreibt über Technik, Forschung und Karrierethemen.

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