Neuartige Technologie für Elektroauto-Akkus
Zehnfache Reichweite dank der Superanode aus Südkorea?
Wissenschaftler aus Südkorea wollen Lithium-Polymer-Akkus so verändern, dass sie die zehnfache Menge an Energie wie bisher aufnehmen. Für Elektroautos würde das einen technologischen Quantensprung bedeuten.
Bild: Volkswagen AG
Bei Elektroautos ist die beschränkte Reichweite – neben der langen Ladezeit – der entscheidende Schwachpunkt, der viele Menschen beim Kauf zögern lässt. Insbesondere Langstreckenfahrten im Elektroauto geraten durch diese Faktoren zu umständlichen und langwierigen Expeditionen. Auf der ganzen Welt wird intensiv an neuen Batterien geforscht, um dieses Problem zu lösen. Trotz vielversprechender Ergebnisse ist es bisher niemandem gelungen, den Wunderakku zu erfinden.
Jetzt haben Forscher aus Südkorea den Lithium-Polymer-Akku so modifiziert, dass die Kapazität des Energiespeichers um das Zehnfache gesteigert werden könnte. Das klingt spontan wie das Perpetuum Mobile, doch ganz so dramatisch ist es nicht. Denn auch mit im Vergleich zu heute zehnfacher Kapazität hätte ein Lithium-Polymer-Akku nur wenig mehr als ein Zehntel der Energiedichte von Benzin oder Diesel. Dennoch wäre die Wirkung immens, weil in der Praxis erheblich leichtere Akkus möglich wären.
Die Innovation liegt in einer Anode aus Silizium
Was haben die Wissenschaftler der Sogang-Universität in Seoul gemacht? Ihre Innovation betrifft die Anode von Lithium-Polymer-Batterien. Das sind Stromspeicher, die besonders flach bauen und daher sehr platzsparend einsetzt werden können. Jedes Smartphone hat einen LiPo-Akku, auch in Elektroautos werden sie als so genannte Pouchzelle eingesetzt. Der Projektleiter Professor Soojin Park ist davon überzeugt, dass die Entdeckung seines Teams dazu verhelfen kann, "die Reichweite zu vergrößern."
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Lithium-Polymer-Batterien haben haben üblicherweise gegenüber der Lithiumkathode eine Graphitanode. Das Team um Professor Park verwendete nun statt Graphit für die Anode das erheblich energiereichere Silizium. Silizium hat jedoch einen Nachteil: Es dehnt sich beim Laden und Entladen stark aus, das kann zu Schäden führen. Die Wissenschaftler wollen die Gefahr gebannt haben, indem sie ein neuartiges Elektrolyt entwickelten.
"Könnte die Reichweite mehr als verzehnfachen"
Elektrolyte aus Polymeren sorgen innerhalb der Zelle für die räumliche Trennung von Anode und Kathode. Sie sind leitfähig und in konventionellen LiPo-Akkus gel-ähnlich. Bei dem südkoreanischen, neuen Akku-Typ ist dieses Elektrolyt aus einem neuartigen Polymer, das die Ausdehnung der Anode kompensiert, so dass das äußere Volumen der Zelle unverändert bleibt. Schrumpft die Anode, dehnt sich das Polymer wieder aus. Das Ergebnis war im Projekt eine Versuchszelle mit "maximaler Energiedichte". Professor Soojin Park: "Siliziumbasierte Anodenmaterialien könnten die Reichweite mindestens verzehnfachen." Wann eine solche Zelle industriell produziert und als Akku verfügbar sein kann, ist nicht bekannt.
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