Elektromobilität

Eiswaffel-Anode beschleunigt das Akkuladen massiv

| Redakteur: Peter Koller

Die Nanoscoop-Anodenstruktur wird auf einem Silizium-Wafer gezüchtet. (Bild: Rensselaer)
Die Nanoscoop-Anodenstruktur wird auf einem Silizium-Wafer gezüchtet. (Bild: Rensselaer)

Eine Haupthürde für Elektromobilität sind die langen Ladezeiten der Batterien. Mit einem neuen Anoden-Material namens Nanoscoops wollen Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute diese drastisch reduzieren.

Die heutigen relativ langen Ladezeiten bei Lithium-Ionen-Akkus sind notwendig, um die Lebensdauer der Energiespeicher nicht drastisch zu verkürzen. Der Grund: Beim Laden und Entladen des Akkus verändert sich die physikalische Größe der Anodenstruktur. Beim Laden wächst das Volumen, beim Entladen schrumpft es. Wird der Akku sehr schnell geladen, kann diese Veränderung zu einem vorzeitigen Versagen der Struktur führen.

Mit einer neuartigen Anodenstruktur auf Basis eines Nanomaterials glauben die Renssealaer-Forscher die Ladezeiten von Lithium-Ionen-Akku um das 40- bis 60-fache beschleunigen zu können. Über ihre Ergebnisse berichten sie in einem Aufsatz in dem Journal Nano Letters.

Die Anode der Wissenschaftler besteht aus einer Kohlenstoff-Basis, einer dünnen Schicht Aluminium und Silizium. Entscheiden ist aber die konische Form, die etwa einer Eiswaffel – in der englischen Sprache Scoop genannt – entspricht und damit eine Ausdehnung ermöglicht, ohne dass es zu einer Beschädigung der Anodenstruktur kommt.

Die Forscher um Professor Nikhil Koratkar erzielten mit der Nanoscoop-Anode bereits mehr als 100 Schnellladezyklen und sind dementsprechend optimistisch: "Meinen Laptop in Minuten statt in Stunden aufzuladen, hört sich für mich sehr gut an. Mit den Nanoscoops ist das eine sehr realistische Aussicht."

Vor allem im Bereich der Elektromobilität könnten die Schnelllade-Akkus den Weg ebnen. Neben einer massiven Beschleunigung des "Tankens" mit Strom könnte die Technologie auch zu einer Vereinfachung der Antriebssysteme führen.

Derzeit brauchen reine Elektroautos neben den Batterien meist auch noch ein auf Superkondensatoren beruhendes Zusatzsystem, um beim Anlassen oder starken Beschleunigen sehr schnell die benötigte Leistung bereitstellen zu können. Bei einem System mit der Nanoscoop-Batterie könnte dieses wegfallen, hoffen die Forscher.

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