Forschung: Neuer Elektrolyt verspricht bessere Lithium-Ionen-Akkus

22. Apr. 2020 13:00 Uhr - Redaktion

Eine kleine Änderung im chemischen Aufbau ermöglicht deutlich bessere Lithium-Ionen-Akkus, so Forscher der University of Tokyo. Sie haben das gängige, leicht entflammbare Lösungsmittel im Elektrolyt durch eine andere Substanz ersetzt, die nicht brandgefährlich ist. Zudem steigt damit auch die maximale Spannung, die der Akku aushält, sodass er auch mehr Energie speichern kann. Das bedeutet eine längere Laufzeit für Notebooks und Smartphones oder eine größere Reichweite von Elektroautos.

Elektrolyt entscheidend

"Die Spannung eines Akkus wird vom Elektrolyt-Material begrenzt", erklärt Atsuo Yamada, Professor an der technischen Fakultät der University of Tokyo. Eben diese maximale Spannung entscheidet, wie viel Strom ein Akku speichern kann. Doch gab es in diesem Bereich lange wenig Bewegung. "Das Elektrolyt-Lösungsmittel in Lithium-Ionen-Akkus ist heute das gleiche wie beim Markteintritt in den frühen 1990er-Jahren", so Yamada. Dabei ist das übliche Lösungsmittel Ethylencarbonat (EC) auch noch leicht entflammbar, also ein Grund für das Brandrisiko bei handelsüblichen Akkus.

 

 

Yamadas Team setzt daher auf ein neues Lösungsmittel, ein fluoriniertes zyklisches Phosphat. Während EC bei einer Spannung über 4,3 Volt instabil wird, hält die neue Alternative bis zu 4,9 Volt aus. Bei einem ansonsten gleich gebauten, gleich großen Akku ermöglicht alleine das, länger ohne Nachladen auszukommen. Dies ist ein Vorteil in allen Anwendungen und insbesondere im Bereich Elektromobilität. Das fluorinierte zyklische Phosphat ist zudem nicht entflammbar, was mehr Sicherheit - also keine explodierenden Smartphone-Akkus mehr - verspricht.

Theorie wird praktisch

"Wir sind stolz auf diese Entwicklung und ihre Effektivität kam etwas überraschend", sagt Yamada. Denn die Art, wie das Team auf das neue Lösungsmittel gekommen ist, sei ebenfalls neu gewesen. "Elektrolytforschung ist meist eher Versuch und Irrtum, mit leichten Veränderungen an der Chemie, die selten etwas bringen", erklärt er. Der aktuelle Zugang dagegen beruhte auf einem theoretischen Verständnis relevanter Molekülstrukturen. "Wir haben die sicheren Hochspannungs-Eigenschaften vorhergesagt, bevor wir sie experimentell nachweisen konnten. Wir waren wirklich angenehm überrascht."

(Thomas Pichler, pressetext.de)

Kommentare

Wie viele Fortschritte bei Akkus gab es in den letzten Jahren in der Forschung? Das waren doch recht viele, oder? Man sieht nur bislang davon nichts.

So modern die Technik allgemein ist - die Akku-Technologie ist noch immer auf Stand von Anfang der 1990er. Ziemlich krass, finde ich.

Es wird Zeit dass die Hersteller da mal endlich den Hintern hochkriegen - es ist viel mehr möglich als mit den heute üblichen Akkus.

naja Anfang der 90iger gab es praktisch keine brauchbaren schnelllagefähigen Akkus. In der Forschung vielleicht, aber nicht wie heute brauchbar.

Sicherlich ist da (viel) mehr möglich. Aber derweil muss man das bisherige nutzen.

Bosch ist da mit 36V 10 A ladestrom bzw. 18V 16 A Ladestrom ganz brauchbar dabei.

 

Autos sind aber noch ne ganz andere Hausnummer. 

Ich erinnere mich noch sehr gut an die Zeit des Sony Walkman, zu der man über 2 Stunden Musik mit einer Batterieladung glücklich sein konnte. Oder an meine erste Digitalkamera 1996, deren Display einen Akkusatz in weniger als 10 Minuten leersaugte. Von daher grenzen für mich 8 Stunden Arbeit mit einer Macbook-Akkuladung, 2 Feierabende Surfen mit einem iPad, 20 Stunden Musikhören mit einem BT-Kopfhörer oder 3 Tage Fotografieren mit einer DSLM immer noch an ein Wunder, was die Akkuleistung angeht.

Wenn es jetzt noch besser und obendrein ohne Brandgefahr geht: Fantastisch! Mir wird immer etwas mulmig, wenn ich im Ferienflieger darüber nachdenke, wieviele Akkus an Bord bei 200 Passagieren mitfliegen. Und wieviele dieser Leute möglicherweise billigste Noname-Chinakracher gekauft haben.

Vielleicht sollten Sie sich mal die aktuellen Geräte und den Weg dorthin ansehen - Geräteleistung - Akkuleistung - Ausdauer - Ladezeiten...

Also dass man das nicht sieht oder dass das beim Anwender nicht angekommen wäre ist ja fast absurd.