Aktuell 02.02.2015
Die an der University of Michigan entwickelte Kevlar-Membran ermöglicht sicherere und dünnere Lithium-Akkus. Ende 2016 soll bereits die Massenproduktion starten.
Die Innovation besteht im Einbau einer verbesserten Barriere zwischen den Elektroden des Lithium-Ionen-Elements: Aus Kevlar - das auch in kugelsicheren Westen zum Einsatz kommt - werden Nanofasern gewonnen und als Barrierematerial verwendet. Es verhindert das Wachsen von Metallranken, die sonst ungewollt als elektrische Leiter fungieren könnten. Ein weiterer Vorteil: Es ist besonders dünn.
Martin Wilkening, Leiter des Christian-Doppler-Labors für Lithium-Batterien der Technischen Universität Graz, untersucht derzeit in einer Forschungsgruppe die Mobilität von Lithium-Ionen in Festkörpern und betont: 'Die Entwicklung und Charakterisierung von neuen hochleitfähigen Festelektrolyten, die gleichzeitig als Separator zwischen den beiden Elektrodenräumen einer Lithium-Ionen-Batterie fungieren, ist weltweit von sehr hohem Interesse.'
Lithium-Ionen-Batterien funktionieren durch die Bewegung von Lithium-Ionen von einer Elektrodenkammer zur anderen. Hier bildet sich ein Kreislauf. Wenn das Material der Membran zu große Poren aufweist, können sich Ionen zu Gebilden in Form eines Farns zusammenzuschließen und mit der Spitze durch die Membran stoßen. Dadurch kommt es zu einem Kurzschluss der Elektroden: Auf diese Weise sind höchstwahrscheinlich auch die Brände in den Akkus der Flugzeuge mit entstanden.
Eine Membran mit kleinen Poren könnte diese sogenannte Dendritenbildung unterdrücken. Die mittlere Porengröße des nun entwickelten Komposites liegt im Nanometerbereich; sie ist klein genug, um ein Durchdringen der Farn-Strukturen zu verhindern. Zusätzlich weist Kevlar eine höhere Hitzebeständigkeit auf, was die Membran insgesamt feuerbeständiger macht.
Das Forscherteam der University of Michigan zeigt sich zufrieden mit der Fähigkeit der Membran, ein Durchdringen der Lithium-Verästelungen zu verhindern. 30 Unternehmen hätten bereits Proben des Materials angefordert.
'Der Ansatz klingt vielversprechend. Die Ionen-Leitfähigkeit der dünnen Membran, die in Kontakt mit einem gewöhnlichen Flüssigelektrolyten steht, und ihre weiteren Eigenschaften gilt es aber weiter zu optimieren, um mit der Leistungsfähigkeit von Batterien, die mit üblichen Vlies-Separatoren ausgestattet sind, konkurrieren zu können', so Wilkenings abschließendes Fazit.
Weiter in der Web-Version mit Fotos, Videos, Links und mehr...
#Entwicklung #Wissenschaft #Akkus #Batterien #Sicherheit
Auch interessant!
Karosserie als Akku
Mit einem Stromspeicher, der als solcher nicht zu erkennen ist, wollen Forscher der University of Central...
Elektrolyt verbessert Akkus
Eine kleine Änderung im chemischen Aufbau ermöglicht deutlich bessere Lithium-Ionen-Akkus, so Forscher de...
VW und Northvolt
Die Volkswagen AG steigt für 900 Millionen Euro beim schwedischen Batteriehersteller Northvolt ein....
Neue Akkus mit hoher Speicherkapazität
Forscher der Lancaster University haben ein neues Material entwickelt, das dem Wasserstoffantrieb in Fah...
Schnelllade-Akkus kommen
Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute haben eine neue Elektrode entwickelt, die eine Schnellladu...
Akku in Sekunden laden?
Forscher am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) haben einen Stromspeicher entwick...
Graphit und Natrium statt Lithium
Neue Materialien für Akkus lösen alte Probleme: Das Elektroauto kommt durch neue Entwicklungen immer nähe...
Strom aus Meerwasser
Eine Batterie, die Meerwasser schluckt und dabei Strom erzeugt, hat Open Water Power (OWP) entwickelt, ei...
Akkus ohne Kabel laden
Ladestationen, die ohne Kabel auskommen, sind künftig im Trend. Im Moment sind es zwei Standards, die um ...
Akkuschrauber als Flaschenöffner
Der Bosch Ixo ist das meistverkaufte Elektrowerkzeug der Welt. Und das wird sich so schnell nicht ändern,...
Innovationen bei Lithium-Ionen-Akkus
Wissenschaftlern der Northwestern University ist ein Durchbruch in der Batterieforschung gelungen. Eine n...
Optimale AA-Akkus für Kamera und Elektronik
Die DSLR, der Blitz aber auch sonstige Elektronik vom Spielzeug bis zum Player für MP3 und Video setzen n...