Bessere Akkus mit Nanostäben aus Silizium

Schon heute speichern Lithiumionen-Akkus elektrischen Strom effizienter als andere Batterien. Ausgereizt ist diese Technologie nicht.

Stanford (USA)/Berlin - Die Ladekapazitäten ließen sich theoretisch noch um das Zehnfache steigern. Dazu tauschten Forscher der Stanford University das heute übliche Anodenmaterial Grafit gegen winzige Nanodrähte aus Silizium aus. Wie sie in der Zeitschrift "Nature Nanotechnology" berichten, erzielten sie damit 75 Prozent der maximal möglichen Ladekapazität.

"Silizium ist ein attraktives Anodenmaterial für Lithiumbatterien, weil es theoretisch die höchste bekannte Ladungskapazität aufweist", schreiben Yi Cui und seine Kollegen vom Department of Materials Science and Engineering an der Stanford University. Allerdings litten Siliziumanoden bisher unter sehr schneller Zersetzung, da das Material sich während des Ladeprozesses bis zum Vierfachen ausdehnte. Dieses Problem gingen die Forscher mit der Züchtung der Nanodrähte an, die sich wie Bäume in einem Wald auf der Anode anordneten. Dabei blieb ihnen trotz Formänderung genug Platz, so dass sie selbst über zehn Ladezyklen hinweg stabil blieben.

Zehn Ladezyklen sind für eine praktische Anwendung jedoch noch viel zu wenig. Daher müssen nun Langzeitversuche zeigen, ob die Nanodrähte tatsächlich zu einer Verbesserung der Lithiumakkus führen können. Großes Interesse an leistungsfähigen, stabilen und damit auch sicheren Lithiumakkus haben vor allem die Hersteller von Elektromobilen.

Deutsche Forscher hinken bei der Entwicklung neuer Stromspeicher bisher etwas hinterher. Daher startete das Bundesforschungsministerium (BMBF) jüngst die Innovationsallianz "Lithium Ionen Batterie LIB 2015". Ein Industriekonsortium von BASF, Bosch, Evonik, LiTec, und VW hat sich verpflichtet, in den nächsten Jahren 360 Millionen Euro für Forschung und Entwicklung an der Lithiumionen-Batterie zu investieren. Gleichzeitig wird das BMBF 60 Millionen Euro in den nächsten vier Jahren für diesen Bereich zur Verfügung stellen.