Norwegische Nanoforscher enthüllen neue Batterie
(Innovationsgesellschaft) Norwegische Forscher am Institut für Energietechnologie in Kjeller haben einen Weg gefunden, um die Kapazität herkömmlicher Batterien um 300-500% zu steigern. Damit könnten Elektroautos mit einer Ladung mehr als 1000 Kilometer zurücklegen oder Smartphones und Laptops müssten mehrere Tage nicht geladen werden.
Nanostrukturen verbessern die Leistung
Die neue Technologie nutzt dieTatsache, dass Silizium eine viel höhere Energiekapazität aufweist, als Graphit, welches in herkömmlichen Batterien verwendet wird. Forscher haben bisher versucht, die Leistungen von Batterien zu verbessern, indem sie kleine Mengen von Silizium in den Graphit einmischen, jedoch mit limitiertem Erfolg. Das Hindernis bei der Nutzung von mehr Silizium ist, dass das Volumen um bis zu 400% variiert, wenn Lithium-Ionen mit der Ladung der Batterie ein- und auswandern. Das dadurch verursachte Anschwellen führt zu Brüchen und zur Pulverisierung des Materials, wodurch die Batterie schnell abgebaut wird.
Die Herausforderung besteht darin, das richtige Verhältnis und die Struktur des Silizium-Graphit-Gemisches zu finden, um den Silizium-Gehalt zu maximieren und gleichzeitig die Brüchigkeit zu minimieren. So ist die Batterie über längere Zeit stabil. Mit Nanotechnologie kann ein Material mit einer Struktur konstruiert werden, welches resistent ist gegen Zersetzung. Die Mischung der norwegischen Forscher erreicht zwar nicht die maximal mögliche Verzehnfachung der Kapazität, wenn man pures Silizium verwenden würde, aber eine drei- bis fünffache Erhöhung im Energiegehalt der Batterie ist trotzdem eine starke Verbesserung im Vergleich zu herkömmlichen Batterien.
Kjeller Innovation arbeitet an der Kommerzialisierung
"Man könnte sagen, dass wir den entscheidenden Faktor gefunden haben, den wir gesucht haben. Das hat enormes Potential", sagt Arve Holt, Forschungsdirektor am Institut für Energietechnologie, in einer Pressemeldung.
Die nächsten Schritte um diese Resultate auf den Markt zu bringen, sind Tests in industriellen Prozessen mit internationalen Partnern, um die nanotechnologischen Verfahren patentieren zu lassen. Das Unternehmen Kjeller Innovation arbeitet an der Kommerzialisierung der Technologie.
Von Labortests zu industriellen Prozessen aufzusteigen, bedeutet hoffentlich auch, dass elektronische Fahrzeuge, Smartphones und Implantate bald einen starken Leistungsschub erhalten. Viele weitere Forschungsgruppen und Firmen versuchen ihrerseits auch, die Limitationen der Lithium-Ionen-Batterie zu lösen. Am Ende wird diejenige Lösung den Markt dominieren, welche hohe Kapazität und minimalen Abbau in Relation zu den Produktionskosten bietet.
Bevor Batterien mit verbesserten Kapazitäten im Bereich von hunderten Prozenten den Markt erreichen, können wir eine Generation erwarten, die bescheidenere aber doch markante Verbesserungen liefern, prognostiziert das Wall Street Journal.