Akkus laden in Rekordzeit
Energiespeicher auf Lithium-Ionen-Basis sind derzeit das Nonplusultra, doch eine neuentwickelte Nanostruktur aus Lithium-Titan ist ihnen überlegen.
Einen guten Akku kennzeichnen vor allem vier Faktoren: Er soll eine hohe Energiedichte besitzen und somit bei geringem Gewicht und Größe viel Energie bereitstellen. Hinzu kommen eine möglichst hohe Leistung und eine schnelle Ladegeschwindigkeit des Akkus. Im Interesse des Nutzers liegt zudem die Stabilität des Energiespeichers, der auch nach 1000 Ladevorgängen noch funktionieren soll.
Abb.: Erhitzen von Lithium-Titan-Kristallen und Polymeren auf 400°C ergibt ein Netzwerk aus zusammengewachsenen kristallartigen Nanopartikeln. (Bild: NIM / Wiley-VCH)
Für die Ladegeschwindigkeit bei hoher Stabilität haben die LMU-Forscher Thomas Bein, Dina Fattakhova-Rohlfing, die beide dem Exzellenzcluster „Nanosystems Initative Munich" (NIM) angehören, sowie weitere Mitarbeiter in der Materialentwicklung neue Maßstäbe gesetzt. Sie stellen eine Nanostruktur vor, die die Werte der bisherigen Speichersysteme deutlich übertrifft. Dazu erhitzten sie Lithium-Titan-Kristalle und Polymere auf 400°C, wobei sich ein Netzwerk aus zusammengewachsenen kristallartigen Nanopartikeln ergab.
Mit dieser Struktur konnten die Wissenschaftler Rekordwerte messen. In nur wenigen Sekunden ließ sich das Lithium-Titan-Netzwerk komplett aufladen und auf Wunsch wieder entladen. Das Laden einer ähnlichen Nanostruktur dauerte in anderen Studien mehr als 60 Sekunden. Zudem wurde im Versuch der Münchner Wissenschaftler das Material auch nach tausend Ladezyklen nicht müde, sondern behielt die schnelle Ladezeit bei.
„Diese extrem schnellen Speicherelektroden zeigen großes Potenzial für die Entwicklung neuer effizienter Batterien“, erklärt Thomas Bein. „Sie könnten somit helfen, die Lücke zwischen Superkondensatoren und klassischen Batterien zu schließen."
NIM / OD
