Nanoröhrchen verbessern Akkus

Wissenschaftler der Stanford University haben nach eigenen Angaben einen Durchbruch bei der Verbesserung von Lithium-Ionen-Akkus erzielt. Yi Cui und seinen Kollegen verwendeten Silizium-Nanoröhrchen statt der üblichen Graphit-Anode. Theoretisch könnte man auf diese Weise bis zu zehn mal mehr Ladung in einem Akku speichern. Wegen der großen Volumenänderung bei Ladung und Entladung zerfällt kristallines Silizium aber bereits nach einigen Ladezyklen. Die Silizium-Nanoröhrchen, die von den Wissenschaftlern auf einer Metallfolie gezüchtet wurden, halten jedoch erheblich länger durch. Die Forscher beschreiben Details ihrer Arbeit in einem Aufsatz, der in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology erschienen ist.

Lithium-Akkus funktionieren im Prinzip wie galvanische Zellen, allerdings findet bei ihnen keine chemische Reaktion statt. Stattdessen werden in positiver (Anode) und negativer Elektrode (Kathode) Lithium-Ionen eingelagert, die beim Laden gewissermaßen von einer Elektrode zur anderen gepumpt werden. Die Energiedichte wird derzeit hauptsächlich durch das Kathodenmaterial bestimmt – gängig ist zurzeit vor allem Kobaltoxid, das für Werte von bis zu 180 Wattstunden pro Kilogramm gut ist. Mit Lithiumnickelkobalt (LiNiCo) lassen sich derzeit Energiedichten bis 240 Wh/kg erreichen. (wst)