Forscher der TU Graz verbessern Li-Ion-Akkus
Wissenschaftler der TU Graz haben ein neues Produktionsverfahren entwickelt, mit dem sich die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus im Vergleich zu derzeit gebräuchlichen Systemen verdoppeln lässt.
Wissenschaftler der Technischen Universität Graz haben ein neues Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, Silizium gemeinsam mit Graphit in der Anode von Lithium-Ionen-Akkus einzusetzen. "In den Akkus, die Sie derzeit kaufen können, wird nur Graphit in der Anode eingesetzt. Silizium kann aber zehnmal mehr Lithium-Ionen speichern als Graphit", so Stefan Koller vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU am Mittwoch gegenüber ORF.at. Koller erwartet, dass bei Einsatz der neuen Technik bei unveränderter Lebensdauer gegenüber den derzeit gebräuchlichen Akkus insgesamt mehr als die doppelte Menge an Lithium-Ionen gespeichert werden kann.
Koller, der sich im Rahmen seiner Dissertation mit dem neuen Verfahren befasst hat, erwartet, dass die neue Akkutechnologie im Lauf der kommenden drei bis fünf Jahre auf dem Massenmarkt ankommen wird. "Wir haben damit die Marktreife erreicht. Im Mobilbereich, also beispielsweise in Elektroautos, wird es noch länger dauern", so Koller. Das Forschungsteam arbeite in dieser Frage auch eng mit dem Magna-Konzern zusammen. Die Grazer Wissenschaftler forschen derzeit intensiv daran, auch das Material der Kathode zu verbessern. "Wenn uns das gelingt, können wir die Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus im Lauf der kommenden fünf Jahre um weitere 60 Prozent steigern", so Koller. Derzeit bestehen die Kathoden handelsüblicher Lithium-Ionen-Akkus in der Regel aus Lithium-Kobalt-Oxid.
Energie und Umwelt
Ein wichtiger Punkt bei der Herstellung von Akkus ist die Umweltverträglichkeit. Hier räumt Koller ein, dass auch das von ihm mitentwickelte neue Verfahren energieintensiv sei: "Hier spielt es natürlich eine große Rolle, woher die Energie kommt, die für die Produktion verwendet wird." Immerhin benötige man für die Herstellung der Akkus im neuen Verfahren keine umweltgefährdenden Chemikalien. "Außerdem lässt sich das in unserem Verfahren verwendete Material gut recyceln. Wenn man aus dem Material eines erschöpften Akkus einen neuen herstellt, kann man das mit einer Energieersparnis von 70 Prozent gegenüber der Produktion eines neuen tun", so Koller.
Das Forscherteam der TU Graz reichte sein Verfahren kürzlich gemeinsam mit seinem Kooperationspartner Varta Microbattery zur Patentierung ein. Die Entwicklung fand im Rahmen des von der Europäischen Union aufgelegten Projekts NanoPoliBat statt. In dem neuen Verfahren setzen die Forscher ein siliziumhaltiges Gel ein und bringen es auf das Trägermaterial Graphit auf. Der Graphit wirkt dabei als Puffer, "um die großen Volumenänderungen des Siliziums bei der Lithium-Ionen-Aufnahme - und -Abgabe abzufedern", so Koller.