Erste Batterie auf Graphen-Basis

Mithilfe einer Graphen-Elektrode konnten Forscher am italienischen Institut für Technologie (IIT) die Speicherkapazität eines Lithium-Ionen-Akkus nahezu verdoppeln.

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Von
  • Gian Piero Jacobelli

Mithilfe einer Graphen-Elektrode konnten Forscher am italienischen Institut für Technologie (IIT) die Speicherkapazität eines Lithium-Ionen-Akkus nahezu verdoppeln.

Graphen besteht aus einer Kohlenstoffschicht, die nur eine Atomlage dünn ist. Für seine Entdeckung haben die Physiker Andre Geim und Konstantin Novoselov von der Universität Manchester 2010 den Nobelpreis bekommen. Theoretisch ergibt sich aus der riesigen Oberfläche, die das Material gemessen an seinem Gewicht hat – bis zu 2600 Quadratmeter pro Gramm –, auch eine hohe Speicherkapazität für Akkus. Außerdem ist Graphen extrem leitfähig. In der Praxis erwies es sich bisher allerdings als sehr schwierig, Graphen in Batterie-Elektroden zu integrieren.

"Bis jetzt ist es noch nie jemandem gelungen, das Material im Energiesektor industriell einzusetzen. Aber das wird sich schnell ändern", sagt Vittorio Pellegrini, Leiter des Graphen-Zentrums am IIT. Die italienischen Forscher haben nun eine neue Herstellungsmethode entwickelt.

Dabei werden Graphit-Flöckchen zunächst in einer Flüssigkeit gelöst und dann mit Ultraschall behandelt. Die Schallwellen sorgen dafür, dass von den Graphit-Stückchen relativ gleichmäßig geformte Graphen-Plättchen abplatzen. Diese Plättchen fischen die Forscher dann mit einer Zentrifuge ab. Es entsteht eine Art "Tinte" mit hervorragenden elektrischen Eigenschaften, die sich in einer breiten Palette von Produkten einsetzen ließe.

Die IIT-Wissenschaftler beschichteten nun eine Kupferanode mit dieser Tinte und bauten sie in einen Lithium-Ionen-Akku mit Eisenphosphat-Kathode ein. Die Batterie hatte eine Energiedichte von rund 190 Wattstunden pro Kilogramm. Handels-übliche Akkus mit Graphit-Anoden kommen nur auf rund 100 Wh/kg. Das Unternehmen Directa Plus will gemeinsam mit dem IIT die Technologie zu wettbewerbsfähigen Preisen auf den Markt bringen. (bsc)