Akkuforschung: Neue Technik für höhere Kapazitäten vorgestellt

Ein Team von Wissenschaftlern der University of Texas unter der Leitung von John Goodenough, der als einer der Miterfinder der Lithium-Ionen-Akkus gilt, hat eine neue Akkutechnik vorgestellt. Es soll sich um die erste nur auf Feststoffen basierende wieder aufladbare Batterie handeln, die zudem zahlreiche Nachteile der Lithium-Ionen-Technik wie hohe Kosten und Verschleiß beseitigen soll.

Einer Mitteilung der Universität zufolge ist die neue Technik nicht nur günstiger, die neuen Akkus sollen auch haltbarer sein, eine höhere Energiedichte besitzen, schneller laden und entladen und darüber hinaus unbrennbar sein. „Kosten, Sicherheit, Energiedichte und Lebenszyklus sind entscheidend für eine höhere Verbreitung batteriegetriebener Fahrzeuge“, sagte Goodenough. „Wir glauben, dass unsere Entdeckungen viele Probleme heutiger Akkus lösen.“

Den Forschern zufolge haben die neuen Akkus die dreifache Energiedichte heutiger Lithium-Ionen-Akkus – ein wichtiges Kriterium für die Reichweite eines Fahrzeugs. Sie überstehen aber auch mehr Ladezyklen. Die Ladezeit selbst soll im Bereich von Minuten statt Stunden liegen.

Wichtigster technischer Unterschied ist der verwendete Elektrolyt, der die Lithium-Ionen von der negativ geladenen Anode zur positiv geladenen Kathode transportiert. Er ist bei den neuen Akkus nicht flüssig, sondern aus Glas. Das Glas wiederum verhindert, dass das Alkali-Metall der Anode (beispielsweise Lithium) bei hohen Ladeströmen Dendriten bildet, die durch den flüssigen Elektrolyten hindurch die Kathode erreichen und einen Kurzschluss auslösen können.

Ein weiterer Vorteil von Glas-Elektrolyten ist, dass sie auch bei Temperaturen von minus 20° C noch immer eine hohe Leitfähigkeit besitzen. Damit wäre die Voraussetzung dafür erfüllt, dass nur per Akku betriebene Fahrzeuge auch im Winter funktionieren. Laut den Forschern überstehen die neuen Akkus sogar Temperaturen von minus 60° C.

„Ich glaube, wir haben die Möglichkeit, das zu tun, was wir seit 20 Jahren versuchen“, sagte Goodenough im Gespräch mit IEEE Spectrum. Die Technik erlaube die Entwicklung von Elektrofahrzeugen, die in Bezug auf Kosten und Verbraucherfreundlichkeit heutigen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor entsprächen. Die Technik sei außerdem geeignet, um Solar- und Windstrom vorübergehend zu speichern.

Laut der University of Texas ist die Entwicklung der neuen Akkutechnik aber noch nicht abgeschlossen. Die Forscher arbeiten demnach noch an mehreren Patenten. Sie hofften aber, ihre Materialien schon bald zusammen mit Akku-Herstellern in Elektrofahrzeugen testen zu können.

Unklar ist, ob und wann die neuen Akkus die Marktreife erlangen. Es wäre nicht das erste Mal, dass es eine neue Akku-Technik nicht wie geplant in den Handel schafft. Forscher der Massachusetts Institute of Technology hatten beispielsweise im August 2016 eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Technik vorgestellt, die Anfang 2017 in Smartphones Einzug halten sollten. Auf dem Mobile World Congress in Barcelona in der vergangenen Woche waren sie jedoch kein Thema. Auch eine dort vorgestellte Schnellladetechnik wird wahrscheinlich erst in ein bis zwei Jahren erhältlich sein.

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