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Lithium-Ionen-Akku

Anode aus Aluminium soll Akkuleistung verbessern

12. August 2015, 9:03 Uhr | Steffi Eckardt

Effiziente Li-Ion-Akkus dank spezieller Nanotechnologie

Für eine längere Lebensdauer und eine höhere Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus soll eine Anode aus Aluminium sorgen. Diese von Forschern des Massachusetts Institute of Technology und der Tsinghua-Universität in Peking entwickelte Anode weist eine besondere Struktur auf.

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In der Regel kommt Graphit als Anodenmaterial bei Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Aluminium hätte die fünffache Kapazität von Graphit. Entscheidender Nachteil: Aluminium dehnt sich beim Laden stark aus und schrumpft beim Entladen wieder. Diese mechanische Belastung kann dazu führen, dass die elektrischen Kontakte getrennt werden. Darüber hinaus bildet sich eine Haut, wenn Aluminum in Kontakt mit der Elektrolyte-Flüssigkeit kommt. Bei Ausdehnung des Aluminium bilden sich Lücken, was negativ auf die Lebensdauer des Akkus wirkt.

Lösung für dieses Problem: Die so genannte York-Shell-Struktur. Die Forscher des MIT und der Tsinghua-Universität haben eine Anode entwickelt, die aus Nanokugeln mit einer Schale aus Titandioxid entwickelt, die mit Aluminium gefüllt ist. Dabei sind Schale und Kern nicht mit einer verbunden, ähnlich wie bei einem Ei, wo Schale und Dotter durch das Eiweiß getrennt sind. Das Aluminium kann sich innerhalb der Schale ausdehnen; die Schale bleibt stabil. Ein Akku mit einer derartigen Anode soll eine Kapazität von 1,2 Ah/g haben, so die Forscher, was etwa dem Dreifachen eines Akkus mit Graphit-Anode entspricht. Auch hätte der Akku nach 500 Ladezyklen mit Schnellladung nichts an Kapazität eingebüßt.