21.03.2011

Elektrodenschwamm in der Batterie

Ineinandergreifende Gitter von aktivem Material und Elektrode sorgen für kurze Ladezeiten.

Ineinandergreifende Gitter von aktivem Material und Elektrode sorgen für kurze Ladezeiten.

Um Ladezeiten oder Entladezeiten zu erhöhen sind dünne Schichten des aktiven Materials in Batterien von Vorteil. Durch Verringerung des Volumens sinkt jedoch auch die Kapazität. Die Ausnutzung eines großen Volumens mit kleinen Strukturen des aktiven Materials und der Elektroden verspricht demnach kürzere Ladezyklen bei gewohnten Kapazitäten.

Abb.: Schritte in der Herstellung des Elektroden- und Batteriengitters. (Bild: H. Zhang et al., Nat. Nanotech.)

Solche Strukturen wurden nun an der University of Illinois gefertigt. Dazu bedecken die Forscher eine Oberfläche mit Kügelchen. Diese ordnen sich ganz alleine in einem regelmäßigen Gitter an. Die übrig bleibenden Zwischenräume werden im nächsten Schritt mit dem Elektrodenmetall gefüllt. Nach dem Auflösen oder Schmelzen der Kügelchen wird das aktive Batteriematerial eingefüllt.

Die so entstandene Batterie verfügt über ein fein verteiltes Elektrodennetz und dünne, zusammenhängende Bereiche des aktiven Materials, womit ein 10–100 mal schnellerer Ladevorgang als bei herkömmlichen Batterien möglich wird. Das Herstellungsverfahren, welches auf industrieüblichen Prozessen beruht, ist sowohl für NiMH, wie auch für Li-Ionen Akkus geeignet.

Konrad Kieling

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