Forscher entwickeln brandsichere Lithium-Ionen-Akkus

Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung (ISC) arbeitet an einem nicht entflammbarem Lithium-Ionen-Akku. Im Gegensatz zu herkömmlichen Stromspeichern basiert die Neuentwicklung auf einem festen Elektrolyt und ist aus diesem Grund nicht brennbar.

Bei dem Werkstoff, den das Team um Kai-Christian Möller verwendet, handelt es sich um einen Kunststoff (Polymer) aus der Stoffgruppe der sogenannte Ormocere. Das sind Verbindungen mit Silizium-Sauerstoffketten, die ein anorganisches Gerüst bilden, an dem organische Seitenketten hängen. Den Stromfluss ermöglichen weiterhin Lithium-Ionen.

„Es ist uns gelungen, die brennbaren organischen Elektrolyte durch ein nicht brennbares, formstabiles Polymer zu ersetzen“, erklärt Möller. Dadurch verbessere sich die Sicherheit der Lithium-Ionen-Akkus erheblich. Zudem könne der Elektrolyt durch seine feste Substanz nicht auslaufen. „Üblicherweise sinkt die Leitfähigkeit eines Polymers, je fester es ist. Wir hatten jedoch viele Parameter, an denen wir drehen konnten – beispielsweise verwenden wir Kupplungsstücke mit zwei, drei oder vier Armen.“

Lithium-Ionen-Akkus sind als Energielieferanten weit verbreitet und werden in nahezu allen mobilen Geräten wie Handys oder Notebooks eingesetzt. Für die Stromspeicher spricht ihre hohe Energiedichte sowie der fehlende Memory-Effekt, den andere Akkutypen aufweisen. Problematisch erweisen sich die Produkte jedoch bei ihrer Sicherheit. Dieses Problem war der Industrie zwar bekannt, wurde aber hingenommen.

Der Öffentlichkeit war die Brandgefahr Ende 2006 durch eine Serie an Rückrufen namhafter PC-Hersteller drastisch vor Augen geführt worden. „Das Hauptproblem bei Lithium-Ionen-Akkus ist das Lithium“, erklärte damals der Akku-Experte Rolf Zinniker von der ETH Zürich. Lithium sei sehr instabil und reagiere auf Wasser unter Entwicklung von Wasserstoff sehr aggressiv.

Auf der Hannover-Messe präsentieren die Forscher des ISC den ersten Prototypen ihrer Akkuentwicklung. Bis das Produkt tatsächlich in Handys, PDAs, Laptops oder Akkubohrmaschinen zum Einsatz komme, würden jedoch noch einige Jahre vergehen, so die Wissenschaftler. Derzeit müsse insbesondere die Leitfähigkeit des Energiespeichers noch verbessert werden. In etwa fünf Jahren werde die Leistung der neuen Akkutechnologie jedoch nahezu der aktueller Produkte entsprechen, sagt Möller.