Effizientere Batterien für Smartphone und Co.

Effizientere Batterien für Smartphone und Co.

Chinesische Wissenschaftler haben eine leichtgewichtige und preiswerte Batterie entwickelt, die mehr leistet als aktuelle Lithiumionenakkus für mobile Geräte.

Smartphone, Handy, Multimediaplayer, Computer, Tablets und Digitalkameras: All diese Errungenschaften unserer digitalen Neuzeit funktionieren nur mit dem nötigen Strom. Doch Batterien und Akkus bleiben immer noch der Schwachpunkt vieler Geräte. Sie sollen umweltfreundlich in Produktion und Entsorgung sein, dabei preisgünstig mit möglichst viel Leistung. Bis jetzt kommen meistens Lithiumionenakkus zum Einsatz, die eine hohe Ladekapazität und ein vergleichsweise geringes Gewicht besitzen.

AGDIB: kleinere, leichtere Batterie mit mehr Leistung
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Die neue »aluminium-graphite dual-ion battery« (AGDIB) hat ein bedeutend geringeres Gewicht, ist kleiner und lässt sich kostengünstiger produzieren. Auf der anderen Seite besitzt sie eine höhere Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Lithiumionenakkus. Die Entdeckung ist besonders wichtig, da die Nachfrage nach Akkus ständig steigt und die Lithiumionen-Technologie hinsichtlich spezifischer Energie und Energiedichte an ihre Grenzen stößt.

Günstiger zu produzieren und mehr Energiedichte
Lithiumakkus werden vielfach eingesetzt bei mobilen elektronischen Geräten, Fahrzeugen mit Elektroantrieb und erneuerbaren Energiesystemen. Die Akku-Entsorgung erzeugt große Umweltprobleme, denn die meisten Batterien enthalten giftige Metalle in ihren Elektroden.

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Großflächiger Einsatz von AGDIB’s
Während des Ladens lagern sich Elektrolyt-Anionen in die Graphit-Kathode ein, während die Lithium-Ionen aus dem Elektrolyten sich auf der Aluminiumgegenelektrode sammeln, um eine Legierung zu bilden. Beim Entladen findet die umgekehrte Reaktion statt, bei der Anionen und Lithiumionen zurück in den Elektrolyten fließen.

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Die erfolgreiche Vermarktung dieses neuen Batterie-Typs kann die Leistung von mobilen elektronischen Geräten, Elektroautos und erneuerbaren Energiesystemen deutlich ausweiten, sagen die Forscher.

Dual-Ionen-Technologie auch in Münster
Ganz neu ist die Technik aus China nicht. Schon 2013 entwickelten Wissenschaftler am Batterieforschungszentrum MEET der Universität Münster eine Dual-Ionen-Batterie als Alternative zur Lithiumionenbatterie. Vorteil dieser Technik ist der Verzicht auf umweltschädliche, teure und schwere Übergangsmetalle wie Kobalt, Nickel oder Mangan. Graphit dient stattdessen als Kathodenmaterial. Vorrangiges Einsatzziel sind Großspeicher in Versorgungsnetzen und Elektroautos. Die Dual-Ionen-Systeme verfügen über eine besonders hohe Zyklenfestigkeit. Nach 500 Lade-Entlade-Zyklen weisen sie immer noch 99 Prozent der ursprünglichen Kapazität auf. Der Kapazitätsverlust durch Selbstentladung ist etwas höher als bei herkömmlichen Lithiumionen-Batterien, aber für die vorgesehenen Einsatzgebiete zu vernachlässigen, meinen die Experten.

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Text: Angelika Lensen
Fotos: Bildagentur Zoonar (Zett, Maxxyustas, PeterGresens)