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Wie kobalthaltige Kathoden in Lithium-Ionen-Akkus ersetzt werden können
28.06.2018

Wie kobalthaltige Kathoden in Lithium-Ionen-Akkus ersetzt werden können

Kobalt ist ein Metall, das hauptsächlich aus dem Kongo importiert und dort unter schlechten Bedingungen, oft in Verbindung mit Kinderarbeit, gewonnen wird.

Für Lithium-Akkus ist Kobalt von besonderer Bedeutung, weil es für den Strukturerhalt der Lithium-Ionen speichernden Kathoden sorgt. Beim Aufladen eines Akkus strömen die Lithium-Ionen von der Kathode in die Anode, wobei Zwischenräume entstehen. Als unbewegliches Metall ermöglicht Kobalt das Aufladen eines Akkus, ohne in die entstehenden Zwischenräume einzudringen und lässt somit die Schichtstruktur der Kathoden bestehen.

Die Ressourcenknappheit des Kobalts und die Förderung menschenunwürdiger Gewinnungsprozesse veranlasste Gerbrand Ceder und ein Forschungsteam der kalifornischen Universität Berkeley, nach Alternativen der geschichteten Kathoden und des damit benötigten Kobalts zu suchen.

Sie wurden fündig und entwickelten den Prozess „Fluor-Dotierung“. Dabei werden große Mengen Mangan in die Kathode eingelagert.  Die hohe Anzahl an Mangan-Ionen bewirkt, dass die Kathoden mehr Lithium-Ionen aufnehmen können, wodurch die Akkukapazität steigt.

Ob dieses Verfahren für Laptops und Elektrofahrzeuge geeignet ist, werden weitere Forschungen ergründen. Wichtig ist vor allem die Erkenntnis, dass Kathoden auch in ungeschichteten Strukturen bestehen bleiben können und Kobalt somit nicht mehr elementar für deren Erhalt ist.

Quelle: elektroniknet.de, Ralf Higgelke, 14.05.2018
Bild:shutterstock