Akku aus Nanodraht:
Dreifache Kapazität, aufgeladen in zehn Minuten
Ist das die Lösung für das globale Akku-Problem? Forscher der University of Southern California arbeiten an einem neuartigen Akku aus Nanodraht, der dreimal mehr Kapazität haben soll als heute gebräuchliche Akkus. Das neue Modell soll sich in einer Vielzahl von elektronischen Geräten einsetzen lassen, vom Smartphone bis zum Elektroauto. Vollgeladen wäre der Akku in gerade einmal zehn Minuten.
Nanopartikel aus Silizium: Links im Fläschchen, rechts unter dem Mikroskop. Foto: Mingyuan Ge and Chongwu Zhou
Ein Smartphone, dessen Akku selbst bei dauernder Nutzung mehrere Tage hält, ein Elektroauto, dessen Batterie man mal eben an der Tankstelle wiederaufladen kann. Das soll nach dem Wunsch von Forschern der University of Southern California (USC) in Los Angeles schon in zwei bis drei Jahren möglich sein. Die Wissenschaftler arbeiten an einem neuartigen Akku-Design, das auf gleichem Raum die dreifache Ladekapazität ermöglicht, wie in heute gängigen Akkus. In nur zehn Minuten soll man sie voll aufladen können.
Für den Effekt sollen flexible, poröse Nanodrähte aus Silizium an der Anode sorgen. Silizium wird für Lithium-Ionen-Akkus zwar schon seit Jahren verwendet, das Material hat sich allerdings als nicht sehr lange haltbar erwiesen. Silizium wird an der Anode bislang meist in Form simpler Plättchen angebracht, die sich nach einiger Zeit loslösen und nicht mehr zu gebrauchen sind. Im Akku sinken dann Leitfähigkeit und Kapazität.
Lang leben die Nanodrähte
Die neuen Nanodrähte, an denen USC-Professor Chongwu Zhou und sein Team arbeiten, sind mit 100 Nanometern im Durchmesser deutlich kleiner und sollen durch ihre Flexibilität langlebiger sein. Ihre Architektur soll eine größere Oberfläche und damit mehr Ladekapazität ermöglichen. Die poröse Struktur erlaube es den Lithium-Ionen schneller durch das Material zu diffundieren, wodurch sich die schnellere Ladezeit im Vergleich zu heute üblichen Grafit-Designs erklärt.
Nach bisherigem Forschungsstand sollen die neuartigen Akkus für 200 Ladezyklen reichen – noch zu wenig für Smartphones, deren Akkus heute meist 500 Zyklen überstehen. Die Forscher wollen allerdings schon ein Verfahren gefunden haben, um die kleinen Nanodrähte in Masse herzustellen. Das sei bislang der teuerste Aspekt der Fertigung. In zwei bis drei Jahren sollen die Akkus marktreif sein. Bis dahin wollen die Forscher auch mehr Ladezyklen erreichen. Die nächste Baustelle der Forscher, um die Li-On-Akkus weiter zu verbessern: die Kathode. Hier könnte ein neuartiges Konzept mit den Nanodrähten der Anode besser korrespondieren und für den Akku noch bessere Eigenschaften erzielen.
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20. Februar 2013 um 11:28
>Nach bisherigem Forschungsstand sollen die neuartigen Akkus für 200 Ladezyklen reichen – noch zu wenig für Smartphones, deren Akkus heute meist 500 Zyklen überstehen.
>der dreimal mehr Kapazität haben soll als heute gebräuchliche Akkus.
Also wenn ich in der Grundschule richtig aufgepasst habe,
sind es im vergleich zu heute 600 Ladezyklen.
3(mehr kapazität als heute)x200(Ladezyklen)=600
20. Februar 2013 um 11:51
Und wenn ich in der Grundschule richtig aufgepasst habe, dann hieß es da mal: “Äpfel nicht mit Birnen vergleichen”, bzw. Ladezyklen nicht mit Kapazität. ;)
20. Februar 2013 um 17:53
Stefan meinte, wenn man seinen Akku jeden Tag komplett entleert und wieder auflädt, dann hat er eine Lebensdauer von 500 Tage.
Da dieser Akku mit Nanodraht die 3 fache Kapazität hat muss er nur jeden 3. Tag geladen werden und hat daher eine Lebensdauer von 600 Tage.
20. Februar 2013 um 21:04
also wenn ein heutiger Akku mal beispielhaft eine Kapazität von 1000mAh hat (mein Telefonakku hat 2,5Ah), dann könnte er einmal später 3000mAh haben. Rein physikalisch kann er nur die Ladung abgeben, die er einmal aufgenommen hat, also z.B. Ladung mit
- 3A eine Stunde lang
- 6A eine halbe Stunde
- 12A 15min
Wir brauchen dann also nicht nur neue Akkus, sondern auch Monsterladegeräte und Zuleitungen, die so dick sind, wie heutige Akkus :-)
21. Februar 2013 um 7:47
Woher kommen die 500 Ladezyklen?
Das würde bedeuten, das der Akku meines HandPcs spätestens nach zwei Jahren unbrauchbar ist. Meine Erfahrung ist da ganz anders, 4-5 Jahre halten die gut durch.
21. Februar 2013 um 21:39
Wie oft schon gab es solche Ankündigungen…?
P.S.: “dreimal mehr” != “dreifach”, sondern “vierfach” wenn man’s genau nimmt…
21. Februar 2013 um 22:19
“Nach bisherigem Forschungsstand sollen die neuartigen Akkus für 200 Ladezyklen reichen – noch zu wenig für Smartphones, deren Akkus heute meist 500 Zyklen überstehen”
Ich les’ da aus dem engl. Artikel etwas anderes – sinngemäß etwa
Folgendes:
während bisherige, Si-basierte LiIon-Akkus nur 200 Ladezyklen
durchhalten und grafit-basierte ca 500 Zyklen, schaffen die
neuen, nanodraht-basierten Akkus 2000 Zyklen.
Da liegen Welten (eine Größenordnung) dazwischen!
Und wie @Ste Ste schon angedeutet hat, braucht es zum 10-minütigen
LAden von größeren Akkus Schweißtrafos ;-)