Bei der Verbesserung der Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus ist Forschern der Stanford University ein grosser Schritt nach vorne gelungen. Mit ihrer Entwicklung soll beispielsweise ein aktueller Notebook-Akku statt 2 etwa 20 Stunden durchhalten können.
Die Leistungsfähigkeit eines Lithium-Ionen-Akkus wird dadurch bestimmt, wie viele positiv geladene Lithium-Ionen die negative Elektrode aufnehmen kann. Massgeblich ist dabei das verwendete Material. Heutzutage kommen vor allem Lithium-Metalloxide (beispielsweise in Verbindung mit Kobalt) zum Einsatz, die um die 200 Wattstunden pro Kilogramm liefern.
Um die Leistung der Akkus zu steigern, hat das Team um Assistenzprofessor Yi Cui das Elektrodenmaterial durch Silizium ersetzt, das eine deutlich höhere Aufnahmekapazität besitzt. Obwohl diese Tatsache bereits seit 30 Jahren bekannt ist, konnte die Forschung bislang aber eine Eigenart des Siliziums nicht in den Griff bekommen: Es dehnt sich bei der Lithium-Aufnahme aus, bevor es bei der Entladung wieder schrumpft. Diese Grössenveränderung führt dazu, dass das kristalline Silizium bereits nach einigen Ladezyklen zerfällt und damit die Kapazität der Batterie sinkt. Dieses Problem konnten die Forscher nun aber mit der Nutzung von Silizium-Nanoröhrchen beheben. Die Nanoröhrchen dehnen sich zwar bei
der Ladung auch um den Faktor 4 aus, zerfallen aber nicht beim Schrumpfen.
Die Forscher hoffen nun, dass diese Kapazitätsvergrösserung Lithium-Ionen-Akkus beispielsweise auch für die Autoindustrie interessant macht und sie für die Speicherung von Solarstrom genutzt werden können. Ausserdem gehen sie davon aus, dass die neue Technologie dank des bestehenden Silizium-Know-hows in der Industrie schnell massentauglich werden könne.
