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Forschung: Neue Akku-Prototypen sind explosionssicher

02.05.2017 | 16:07 Uhr |

Forscher suchen nach einer sicheren Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien. Die haben sie in so genannten Feststoff-Akkus gefunden.

Ein Team der Forschungsanstalt Empa in der Schweiz sucht derzeit nach einer sicheren Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus. Lithium-Ionen-Akkus bestehen aus flüssigen Bestandteilen und können aus diesem Grund unter bestimmten Umständen Feuer fangen oder Explodieren. Wie gefährlich das sein kann, bewies Samsung Galaxy Note 7, das wegen Akku-Problemen zurückgerufen werden musste.

So genannte Feststoff-Batterien verzichten auf flüssige Bestandteile und sind daher besser gegen physische Belastungen gewappnet. Ihr Feuer-Risiko ist wesentlich geringer. Die Empa-Forscher haben in den vergangenen Monaten gleich zwei unterschiedliche Protoypen für Feststoff-Batterien entwickelt. Statt Lithium-Ionen kommen hier Magnesium - und Natrium-Ionen zum Einsatz. Daraus ergeben sich gleich zwei Vorteile: Die Akkus bestehen aus Feststoffen und bergen aus diesem Grund keine so hohe Explosionsgefahr und Magnesium und Natrium sind im Gegensatz zu Lithium nahezu unbegrenzt verfügbar.

Magnesium-Ionen-Akkus speichern doppelt so viel Energie wie Lithium-Ionen-Akkus.
Vergrößern Magnesium-Ionen-Akkus speichern doppelt so viel Energie wie Lithium-Ionen-Akkus.
© L. Duchêne, R.-S. Kühnel, D. Rentsch, A. Remhof, H. Hagemann, C. Battagliaa

Die Entwicklung der Prototypen war für die Forscher jedoch eine Herausforderung. Die positiv geladenen Ionen müssen sich ungehindert von einem Pol des Akkus zum anderen bewegen können. Auch die negativ geladenen Elektronen bewegen sich bei dem Prozess und erzeugen auf diese Weise Strom. Um eine optimale Bewegungen bei den Magnesium- und Natrium-Ionen zu ermöglichen, mussten die Forscher eine spezielle Kristallstruktur entwickeln.

Bis es die beiden Prototypen zu tatsächlich funktionstüchtigen Prototypen schaffen, ist jedoch noch einiges an Forschungsarbeit nötig. Natrium-Ionen-Akkus können bei gleicher Größe weniger Energie speichern als ein Lithium-Ionen-Akku. Dafür beginnt die Leitfähigkeit jedoch bereits ab 20 Grad Celsius. Magnesium-Ionen-Akkus können bei gleicher Größe fast doppelt so viel Energie speichern wie eine Lithium-Ionen-Batterie. Für die Leitfähigkeit sind hier jedoch mindestens 70 Grad Celsius notwending.

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