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Battery-Kutter News

Längere Laufzeit: Lithium-Ionen-Akkus auf neuer Leistungsstufe
22.01.2019

Längere Laufzeit: Lithium-Ionen-Akkus auf neuer Leistungsstufe

Wissenschaftler der Universität Wien haben ein neues nanostrukturiertes Material für die Anode von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Dadurch sollen Laufzeiten und Lebenszeit der Akkus verbessert werden können.

Ein Team internationaler Wissenschaftler um Freddy Kleitz forscht an der Universität Wien bereits seit einiger Zeit an dem Projekt, die Laufzeit von Lithium-Ionen-Akkus zu optimieren. Normalerweise besteht die Anode eines Lithium-Ionen-Akkus aus einem Kohlenstoff-Material wie Graphit. Auf der Suche nach neuem aktivem Elektrodenmaterial kam es nun zum Durchbruch: Die Wissenschaftler haben eine neue Rezeptur entwickeln, bei der Kupfer und Nickel mit Graphen kombiniert werden. Die ForscherInnen haben einen Weg gefunden, die positiven Eigenschaften aller Stoffe in einer neuartigen Verbindung bestmöglich zu nutzen.

Sie haben eine neue Familie für aktives Elektrodenmaterial aus halbdurchlässigen Mischmetalloxiden, bestehend aus Kupfer und Nickel, in Kombination mit dem elektrisch leitfähigen und stabilisierend wirkenden Graphen entwickelt. Das Material weist im Vergleich zu den meisten bereits bekannten Metalloxid-Nanostrukturen und Verbundwerkstoffen überlegene Eigenschaften auf.
Es wurde eine neue Kochprozedur entwickelt, um das Mischmetall mit Anteilen von Kupfer und Nickel kontrolliert und homogen erstellen zu können.

Unter Einsatz des Nanocasting-Verfahrens – einer Methode zur Herstellung von mesoporöser Materialien – schuf das Team anschließend geordnete nanoporöse Mischmetall-Oxid-Kügelchen, die aufgrund ihres weitflächigen Netzwerkes an Poren eine sehr hohe aktive Reaktionsfläche für den Austausch mit den Lithium-Ionen aus dem Elektrolyt der Batterie aufweisen.
Über ein anschließendes Sprühtrockenverfahren werden die Mischmetalloxid-Partikel mit hauchdünnen 2D-Graphenschichten ummantelt und von diesen durchdrungen.

Die Batteriekapazität sei nach Angabe des Institutsvorstands Kleitz mit bis zu über 3.000 reversiblen Ladezyklen, sogar bei hohen Strombelastungen von über 1.280 Milliampere, bisher ein bespielloser Erfolg.

Durch die neuesten Forschungsergebnisse könnten bald neue, kleinere und noch effizientere Akkus entwickelt werden. Mit mehr Leistungsstärke und Langlebigkeit sind die Akkus dann auch noch besser für Großgeräte geeignet, wie z.B. Elektro- oder Hybrid-Fahrzeuge.

Quelle: innovations-report.de, 13.12.2018 und elektroniknet.de, Tobias Schlichtmeier, 14.12.2018,
Bild: Freddy Kleitz/Universität Wien und Claudio Gerbaldi/Politecnico di Torino, CC-BY-NC: HRSEM-Bild eines 3D/2D-CuO-NIO Graphen-Nanokomposits als aktives Anodenmaterial.