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Lithium-Ionen-Akkus mit doppelter Energiedichte

Das US-Start-up SolidEnergy Systems hat einen Li-Ion-Akku mit einer nur zehn Mikrometer dicken Metall-Anode und einer Energiedichte von über 1200 Wh/l vorgestellt. Der Akku soll in vorhandenen Fabriken hergestellt werden können.

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Das 2012 gegründete US-Start-up und MIT-Ableger SolidEnergy Systems will mit einem Lithium-Polymer-Akku die Laufzeit von Smartphones verdoppeln. Dazu hat das Team um den MIT-Doktor Qichao Hu eine neue Anode aus einer nur 10 µm dicken Kupfer-Lithium-Schicht entwickelt und mit einem SPIL-Elektrolyt (Solid Polymer Ionic Liquid) kombiniert.

Die SolidEnergy-Akkuzelle ist dank der nur 10 µm dicken Metall-Anode und des neuen Elektrolyts nur halb so dick wie eine herkömmliche Lithium-Ionen-Zelle mit Graphit-Anode.

(Bild: SolidEnergy Systems Corp.)

Damit soll der Akku eine Energiedichte von 1200 Wh/l erreichen. Übliche Lithium-Ionen-Akkus mit 160-µm-Anoden aus Graphit speichern nur rund 600 Wh/l, modernere mit Silizium-Anoden (90 µm) bis zu 800 Wh/l.

Die Idee, dünne Anoden aus Metall zu verwenden, ist nicht neu. Bisher arbeiteten solche Akkus allerdings nur bei hohen Temperaturen. Die SolidEnergy-Zelle funktioniert dagegen bei Zimmertemperatur. Auch das neue Elektrolyt trägt zur höheren Energiedichte bei und soll zudem die bei Li-Ionen-Akkus übliche Brandgefahr verringern. SolidEnergy kombiniert Anode und Elektrolyt mit einer herkömmlichen Lithium-Kobaltdioxyd-Kathode, womit die komplette Zelle mit 145 µm nur halb so dick wie eine mit Graphid-Anode (305 µm) ist. Damit würden sich besonders dünne Mobilgeräte bauen lassen [-] oder man könnte die Akkulaufzeit normal großer Smartphones verdoppeln. Auch der Einsatz in Elektroautos ist geplant.

Als besonderen Vorteil nennt das Unternehmen, dass der neue Akku in herkömmlichen Akku-Fabriken hergestellt werden kann. Dazu arbeitet SolidEnergy Systems mit dem neu gegründeten Batterie-Hersteller A123 Venture Technologies zusammen. Einer Forbes-Meldung zufolge will Qichao Hu deren Produktionsstätten für Tests mit dem SolidEnergy-Akku nutzen.

Noch fehlen Partner unter den etablierten Akku-Herstellern. Hu hatte zwar verkündet, mindestens zwei Hersteller hätten Interesse, seinen Akku für das aus Modulen aufgebaute Google-Smartphone Ara zu bauen – Google hatte gerade den zweiten Prototypen eines Ara-Phones vorgestellt –, Namen könne er aber noch nicht nennen.

Sam Jaffe, Analyst und verantwortlich für Forschung bei Navigant Research, ist noch skeptisch: Andere Hersteller hätten den Ansatz von SolidEnergy Systems versucht, seien aber an der Herausforderung einer Massenproduktion dünner Metall-Anoden bei gleichbleibend hoher Qualität gescheitert. Zudem müssten die Hersteller den kompletten Set-up einer Produktion umstellen. Jaffe sagte, SolidEnergy würde keine einfache Erweiterung für die Produktion bereitstellen. Es wäre eher wie das Angebot: "Ich habe einen brandneuen Automotor entworfen, nun müsst ihr nur ein Auto drumherum entwerfen – macht mal."

Jaffe schätzt den Batterie-Markt für neue Technologie-Start-ups als hoch riskant und mit geringer Erfolgswahrscheinlichkeit ein. Auf der anderen Seite seien bei einem echten Durchbruch Gewinne im Milliarden-Höhe drin. (rop)

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