Lithium-Ionen Akku: Neue Technologie soll Energiedichte verdoppeln

Tuan Le

In den USA hat das Unternehmen SolidEnergy Systems eine neue Akku-Technologie vorgestellt, die die Energiedichte mittels der Verwendung einer enorm dünnen Metall-Anode verdoppeln soll. Dadurch könnten Smartphone-Akkus künftig eine weit längere Akkulaufzeit bei gleichem Volumen bieten.

Lithium-Ionen Akku: Neue Technologie soll Energiedichte verdoppeln

Die Akkulaufzeit von Smartphones ist immer wieder ein heiß diskutiertes Thema – häufig haben die Nutzer das Gefühl, dass die Hardware-Hersteller an allen Ecken mehr oder weniger sinnvolle Entwicklungen vorantreiben, jedoch gerade die Ausdauer moderner Smartphones – häufig nach etwa zwei Tagen Betrieb an ihren Grenzen angelangt – vernachlässigt wird. Tatsächlich ist die Akkulaufzeit natürlich auch für die großen Unternehmen ein wichtiges Thema, nur fehlt bislang noch die konkrete Technologie, die endlich den großen Durchbruch im Kampf gegen ausgepowerte Smartphones schafft. Das Start-Up SolidEnergy Systems, 2012 vom MIT-Absolventen Qichao Hu gegründet, will nun durch die Verwendung enorm schlanker Metall-Anoden eine Lösung anbieten und die Laufzeiten von Akkus verdoppeln.

Gleiche Größe, doppelte Kapazität

Lithium-Anode-dicke

Natürlich wäre es theoretisch kein Problem, ein Smartphone mit einer Akkulaufzeit von einem Monat zu entwickeln – nur hätte dieses dem aktuellen Stand der Technologie entsprechend vermutlich die Größe eines Ziegelsteins. Da Smartphones allerdings in den vergangenen Jahren eher dazu tendieren, immer schlanker zu werden, verbleibt in der Praxis kaum noch Platz für einen großen Akku. Dementsprechend gilt es, möglichst viele Zellen auf kleinem Raum im Akku unterzubringen, oder anders ausgedrückt: eine möglichst hohe Energiedichte zu erreichen.

Die in aktuellen Smartphones verwendeten Lithium Ionen-Akkus greifen auf Graphit-Anoden mit einer Dicke von 160 Mikrometer zurück, sodass jede Zelle einen Durchmesser von insgesamt 305 Mikrometer besitzt. Anoden aus Silizium-Verbindungen können die Gesamtdicke immerhin auf 235 Mikrometer reduzieren, doch SolidEnergy Systems geht noch einen guten Schritt weiter. Durch die Verwendung einer nur 10 Mikrometer dünnen Kupfer-Lithium-Schicht sowie eines neuen Elektrolyten sollen die Zellen nur noch eine Dicke von 145 Mikrometer besitzen, wohlgemerkt bei gleicher Energiekapazität. Während herkömmliche Akkus mit Graphit-Anoden eine Energiedichte von 600 Wh/l besitzen und Energieträger mit Silizium-Anoden auf einen Wert von immerhin 800 Wh/l kommen, verfügen die Akkus von Solid Energy Systems eine Energiedichte von 1200 Wh/l.

Kurzum: Die neuen Akkus sollen bei halber Größe genauso viel Energie bereitstellen beziehungsweise entsprechend bei gleicher Größe doppelt so viel Energie – und das anders als bei bisherigen Modellen, die auf Metall-Anoden zurückgriffen, auch bei Zimmertemperatur und nicht erst bei großer Hitze. Nicht nur die Smartphone-Hersteller dürften sich über eine solche Entwicklung freuen, sondern auch Hersteller von Elektroautos – wenn denn in der Praxis alles so klappt, wie vom Hersteller versprochen.

Experten bleiben skeptisch

Nun wird immer wieder von scheinbar bahnbrechenden Akku-Technologien berichtet, doch es gibt meistens gute Gründe dafür, dass diese es nicht auf den Markt schaffen. Sam Jaffe von Navigant Research sieht die Verwendung von Metall-Anoden in Akkus in der Massenproduktion kritisch – andere Unternehmen hätten diesen Ansatz bereits verfolgt und seien an der Qualitätssicherung gescheitert. Obwohl das Start-Up darüber hinaus versichert, dass die neuen Akkus im Prinzip in den bereits vorhandenen Produktionsstätten angefertigt werden können, ist die Umstellung der Fertigung eine große Herausforderung für die Akku-Hersteller. Da im Falle eines Erfolges jedoch Einnahmen in Milliarden-Höhe garantiert wären, konnte sich SolidEnergy Systems bereits das Interesse einiger Investoren sichern – darunter auch ein Unternehmen, welches auf Grundlage der Technologie Module für Projekt Ara entwickeln will.

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Quelle: SolidEnergy Systems via Heise

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