Batteriechemiker experimentieren mit Germanium-Nanoröhrchen

Koreanische Forscher arbeiten an neuartigen Lithium-Ionen-Akkus, deren Anoden die dreifache Ladungsmenge herkömmlicher Graphit-Anoden vertragen sollen

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Von
  • Ben Schwan

Koreanische Forscher arbeiten an neuartigen Lithium-Ionen-Akkus, deren Anoden aus Germanium-Nanoröhrchen bestehen und die die dreifache Ladungsmenge herkömmlicher Graphit-Anoden vertragen sollen, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Im Labor hält das Material bereits 400 Ladezyklen durch. Das sei ausreichend für tragbare Elektronik, wie Jaephil Cho, Forscher am Ulsan National Institute of Science and Technology und Leiter des Projekts, sagt. "Diese Anoden entsprechen den praktischen Anforderungen, die bei Lithium-Ionen-Zellen erfüllt sein müssen."

Che arbeitete mit der Forschungsabteilung des Batterieherstellers LG Chem zusammen, dessen Lithium-Ionen-Batterien beispielsweise in Elektrofahrzeugen wie dem Chevrolet Volt stecken. Das Projekt ist Teil einer Kampagne von LG Chem, bessere Anodenmaterialien für Batterien mit höheren Kapazitäten zu erhalten. "Die Firma sucht nach einer Technologie, die endlich den Durchbruch bringt", so Cho. Dabei experimentiere man sowohl mit Silizium als auch mit Germanium, beides in Form von Nanostrukturen.

Silizium und Germanium können zumindest theoretisch auf das Gewicht gerechnet bis zu zehnmal mehr Ladung aufnehmen als Graphit-Anoden. Bislang galt Standardsilizium als interessant, weil es recht billig ist, doch der kristalline Stoff kann durch den mechanischen Stress, den die Elektroden tagtäglich durchlaufen, zersetzt werden. Nanostrukturen widerstehen dem besser. Anoden aus Nanodrähten, Nanoröhrchen und porösen Nanopartikeln wurden bereits getestet. Von diesen hätten Nanoröhrchen die beste Ladekapazität, meint Cho.

"Eine hohe Anzahl an Ladezyklen ist ein wichtiger Parameter zur Herstellung praktikabler Anoden", sagt Stanford-Materialwissenschaftler Yi Cul, dessen Start-up Amprius derzeit Batterien mit Silizium-Nanodraht-Anoden kommerzialisiert. "Als erste Demonstration ist das, was Kollege Cho macht, sehr beeindruckend." Die höheren Kosten für Germanium seien aber noch ein Problem. Außerdem fehlt es noch an einem besseren Kathoden-Material, um die Batterieelektroden komplett zu machen.

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(bsc)