Akkus mit zehnfacher Speicherkapazität geplant
Nutzung von Sauerstoff als Reagenz als Schlüssel zum Erfolg
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Neuer Lithium-Ionen-Akku in den Kinderschuhen (Foto: epsrc.ac.uk) |
St. Andrews (pte003/23.05.2009/06:10) Ein von der Universität St. Andrews http://www.st-andrews.ac.uk entwickelter Ansatz verspricht im Falle von Marktreife eine Verzehnfachung der Speicherkapazität von Lithium-Ionen-Akkus. Das vom UK Engineering and Physical Science Council http://www.epsrc.ac.uk mit 2,4 Mio. Dollar finanzierte Forschungsprogramm ist bereits 2007 gestartet worden. "Unsere Forschungsergebnisse übertreffen bislang alle Erwartungen," sagt Peter Bruce, wissenschaftlicher Projektleiter an der Universität St. Andrews.
Bisher gebräuchliche Lithium-Kobalt-Oxid-Elektroden sollen durch Elektroden aus porösem Kohlenstoff ersetzt werden. Sauerstoff aus der Umgebung könnte auf diese Weise als Reagenz an der Kathode dienen. Für diesen Zweck müssten keine zusätzlichen Chemikalien in der Lithium-Ionen-Zelle verbaut werden. Die elektrochemischen Eigenschaften der Interkalationskomponente Lithium-Kobalt-Oxid waren bislang ein Mitgrund für die begrenzte Speicherkapazität solcher Akkumulatoren. Der Einsatz von Kohlenstoff würde zudem die Herstellungskosten deutlich senken. "Lithium-Kobalt-Oxid war bis dato für 30 Prozent der Produktionskosten ursächlich. Kohlenstoff ist wesentlich günstiger und kann weitestgehend unabhängig von den Materialien an der Anode eingesetzt werden", so Bruce im Gespräch mit pressetext.
"Metall-Luft-Batterien finden etwa bei Hörgeräten schon Verwendung. Im Falle von Lithium müsste dafür gesorgt werden, dass der Sauerstoff komplett wasserfrei ist, um an der positiven Elektrode als Reagenz zu funktionieren", gibt Stefan Koller, Wissenschafter am Institut für chemische Technologie von Materialien an der TU Graz http://portal.tugraz.at , gegenüber pressetext zu bedenken. Bis zur Marktreife müssten jedoch noch weitere Probleme gelöst werden, die sowohl in der Brennstoffzellen- als auch in der Batterienforschung auftreten. Demnach sei es unwahrscheinlich, dass solche Akkumulatoren bald auf dem Markt sein werden.
Dass verbesserte Stromspeicher dringend benötigt werden, wird nicht zuletzt durch eine Intensivierung der Batterienforschung im Automotivbereich angezeigt. Autobauer und Zulieferbetriebe suchen mittlerweile fieberhaft nach praktikablen Speichertechnologien (pressetext berichtete: http://pressetext.at/news/090416022/). Das Forschungsprogramm an der Universität St. Andrews läuft noch bis 2011. Zunächst wird an der Entwicklung eines Prototypen für Kleingeräte gearbeitet, langfristig sollen aber auch Elektroautos mit neuartigen STAIR-Akkubatterien ausgestattet werden. Sowohl konstantere Entladungen als auch eine leichtere Bauweise sollen möglich sein.
"Die Lithium-Ionen-Technologie ist derzeit sicher der vielversprechendste Ansatz mit dem höchsten Entwicklungspotenzial. In Anbetracht des aktuellen Forschungsstands ist davon auszugehen, dass die Speicherkapazitäten von Lithium-Ionen-Akkus mittelfristig um weitere 30 bis 50 Prozent ausgebaut werden können", so Koller weiter. Dies gelte jedoch nur für Kleingeräteakkus. Um Elektroautos mit leistungsfähigeren Akkus ausstatten zu können, müsste auch die Lebensdauer der Stromspeicher entscheidend verbessert werden.
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