Ukrainisches Start-up MaxAh

Lithium-Ionen-Akkus mithilfe von Graphen mit 45C laden

11. Februar 2022, 10:12 Uhr | Ralf Higgelke
MaxAh, Lithium, Batteries, Battery
© MaxAh

Eine wesentliche Herausforderung vor allem bei der Elektromobilität ist das Schnellladen. Das ukrainische Start-up MaxAh nutzt Graphen als Additiv in der Kathode, um Lithium-Ionen-Akkus mit 45C zu laden, also in eineinhalb Minuten.

Auf den ersten Blick scheint die Zelltechnologie von MaxAh nicht so besonders. Als Kathodenmaterial kommt Mangan-Spinell LiMn2O4 und Graphit in der Anode zum Einsatz. Auch die Energiedichte liegt mit 200 bis 240 Wh/kg im Bereich marktüblicher Lithium-Ionen-Akkus.

Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass das Unternehmen Graphen als elektrisch leitfähiges Additiv für die Kathode nutzt. Sowohl die elektrische als auch die thermische Leitfähigkeit von Graphen sind zehnmal höher als die von Kupfer. Damit sinkt der Innenwiderstand der Zelle und die entstehende Abwärme verteilt sich gleichmäßiger.

Dadurch lässt sich die Lade- und Entladegeschwindigkeit (C-Rate) auf bis zu 45C zu erhöhen, also auf eineinhalb Minuten. Kurzzeitige sind auch bis zu 300C möglich, also 15 Sekunden. Üblich sind bei Lithium-Ionen-Zellen laut MaxAh 0,1C bis 3C. Eine vollständige Ladung bzw. Entladung dauert damit zwischen zehn Stunden und 20 Minuten.

Was die Restkapazität der MaxAh-Batterie betrifft, sind die gesammelten Daten aufgrund der Neuheit der Entwicklung und der andauernden Modifikation an den Elektroden noch nicht umfassend. Aber nach Untersuchungen von MaxAh beträgt die Restkapazität nach 150 Zyklen mit einer Laderate von 45C noch 96 Prozent.

Prototypen seiner Zelle will MaxAh im dritten Quartal 2022 vorstellen. Die Massenproduktion könne sechs bis sieben Monate später beginnen.

Um die Strombelastbarkeit der Anode aus Graphit/Graphen zu erhöhen, untersucht MaxAh, wie sich Naturgraphit durch synthetischen Graphit ersetzen lässt und wie sich wasserlösliche Bindemittel einsetzen lassen. Bei diesem Ansatz könnten sich die Elektroden durch einen geringeren elektrischen Widerstand während der Zyklen auszeichnen. Ziel der laufenden Forschungsarbeiten ist es, dass die Graphitanoden Laderaten von 10C erreicht, ohne dass die spezifische Kapazität signifikant abnimmt. Damit wäre es möglich, Lithium-Ionen-Batterien in sechs Minuten aufzuladen.

Gemeinsam mit ukrainischen Wissenschaftslaboren untersucht MaxAh noch andere vielversprechende Materialien mit höherer spezifischer Energie, wie Li-S (Lithium-Schwefel) und andere Lithium-reiche Materialien für die Kathode sowie Verbindungen aus Silizium und Kohlenstoff für die Anode.

Derzeit verwendet die Zelle einen aprotischen Flüssigelektrolyten, aber das Unternehmen forscht mit den Instituten an Lithium-haltigen Polymerelektrolyten. Dies würde die Zyklenstabilität von Batterien (insbesondere von Lithium-Schwefel-Batterien) erheblich verbessern und hätte den wichtigen Vorteil, dass sie nicht brennen. Gleichzeitig wird an Zusatzstoffen für die flüssigen Elektrolyte geforscht, um die Bildung von Dendriten und die Entzündung der Batterien bei der Verwendung von Flüssigelektrolyten zu verhindern.

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