Kapazitätssteigerung für Li-Ionen-Akkus

25.09.2019 - 15:15 Uhr von D. Raht
25.09.2019

Messverfahren soll Entwicklung von Akkus mit Silizium ermöglichen.

Graphit dehnt sich beim Entladen kaum aus und so bleibt die
Grenzfläche stabil, während sie bei Silizium durch die starke
Ausdehnung zerbröselt.
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Graphit dehnt sich beim Entladen kaum aus und so bleibt die Grenzfläche stabil, während sie bei Silizium durch die starke Ausdehnung zerbröselt.

 © TU Wien

Die TU Wien hat gemeinsam mit der belgischen Universität Hasselt ein Messgerät entwickelt, welches es perspektivisch ermöglichen soll, die Speicherkapazität von Lithium-Ionen-Akkus deutlich zu vergrößern. Mithilfe des neuen Messverfahrens soll eine Grenzschicht entwickelt werden, durch die das bisher in den Batterien verbaute Graphit durch Silizium ersetzt werden kann.

Durch den Einsatz von Silizium könnte man die Akku-Leistung deutlich steigern. „Pro Silizium-Atom könnte man ein Lithium-Ion speichern, damit ließe sich die Speicherkapazität theoretisch auf das Sechsfache steigern“, so Prof. Markus Valtiner vom Institut für Angewandte Physik der TU Wien. Allerdings dehnt sich Silizium im Gegensatz zu Graphit beim Laden und Entladen der Batterie stark aus.

Elastische Grenzschicht für Silizium-basierten Akku

Um unerwünschte Folgen dieser Ausdehnung – wie Zerbröseln des Siliziums – zu verhindern, braucht man eine elastische Grenzschicht, welche die Elektroden umgibt. Um diese Grenzschicht zu entwickeln, braucht es Messverfahren, die es bisher nicht gab. Das neue Messgerät ist ein Rasterkraftmikroskop, welches das Wachstum und die Elastizität der Grenzschicht beim Laden des Akkus analysieren kann.

Das Forschungsteam aus Österreich und Belgien will mit dem neuen Mikroskop verschiedene Material-Varianten untersuchen, um passende Elektrolyten für Lithium-Ionen-Batterien mit Silizium zu finden. Eine Leistungssteigerung um das Doppelte sei hierbei realistisch. Die ersten Markteinführungen mit dieser Technologie sind laut Forscherteam in den nächsten drei bis fünf Jahren zu erwarten.

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