28. August 2018

Silicon X: Neue Akkus mit Silizium versprechen fünffache Laufzeit

Kategorie: Innovation

Digital, smart und miteinander vernetzt: Im Zeitalter des Internet of Things braucht es vor allem eines, und zwar jede Menge Energie – und dies am besten in transportabler Form. Genau! Die Rede ist von Akkus. Das Bestreben die Akkutechnologie stetig weiter zu optimieren, um dadurch mehr Stabilität, mehr Laufzeit und größere Kapazität zu erlangen, kommt nicht von ungefähr. 1.000Km mit einer Batterie-Ladung oder Smartphones, die trotz Dauerbelastung am Anschlag maximal einmal pro Woche geladen werden müssen: Visionen treiben den technologischen Fortschritt an. Ein aktuelles Bestreben, solche Visionen in der Zukunft wahr werden zu lassen, stammt aus Norwegen.

Silicon X: Auf die richtige Mischung kommt es an

Eine Nano-Mischung aus Silizium (Silicon), Graphit und anderen Materialien soll diese Leistungssteigerung bei gleicher Größe erzielen können. Knifflig ist hierbei, dass richtige Verhältnis und die Struktur der Mischung zu finden. Das norwegische Institut für Energie-Technologie IFE (Institute for Energy Technology) hat in einer Koop mit dem Kjeller Institut und nach mehrjähriger Forschung nun eine Mischung unter dem Projektnamen Silicon X vorgestellt. Lohn der bisherigen Mühen: Drei- bis fünfmal längere Laufzeiten sowie eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Alterungserscheinungen. Ein vielversprechendes Ergebnis, wenn auch bis dato nur unter Laborbedingungen. Jetzt gilt es das richtige Zusammenspiel aus Widerstand, Laufzeit und Kapazität zu finden, denn langlebige und auch extrem widerstandsfähige Akkus gibt es schon jetzt, aber dieses Ergebnis ging bis dato immer auf Kosten der Kapazität. Die IFE und das Kjeller Institut wollen die Entwicklung von Silicon X weiter vorantreiben und dieses für eine Kommerzialisierung praktikabel machen.

Die wunderbare Welt des Siliziums

Schon lange wird darüber nachgedacht als Material für die Anode auf Silizium zurückzugreifen, anstatt auf das klassischerweise zur Verwendung kommende Graphit. Silizium hat nicht nur den Vorteil, dass es ein Element ist, welches auf der Erde nicht nur in rauen Mengen vorkommt, sondern auch eine deutlich höhere Energiedichte und Ladekapazität besitzt als Graphit. Warum also nicht Anoden, die zu 100 % aus Silizium bestehen? Solche Bestrebungen gibt es in der Tat und zum Teil wird bereits an der Umsetzung gearbeitet, aber die Crux mit Silizium ist, dass es zwar viele Vorteile hat, Stabilität gehört aber nicht dazu. Aufgrund seiner Energiedichte kann Silizium besonders viele Litihumionen aufnehmen, in diesem Prozess dehnt sich das Material aber um ein Vielfaches aus. Dieses ständige Ausdehnen und anschließende Zusammenziehen bekommt dem spröden Werkstoff nicht sonderlich gut. Reines Silizium ist dieser Belastung nicht gewachsen. Daher hat man sich bei dem norwegischen Projekt Silicon X dafür entschieden, auf eine Mischung aus Silizium, Graphit und anderen Materialien zu setzen, aber wie gesagt kommt es auf das richtige Mischverhältnis an.

Ein Prozess, der sicherlich mehrere Jahre in Anspruch nehmen dürfte. Man darf gespannt sein, denn bereits zuvor haben sich andere Unternehmen mit der Problematik der Nutzung von Silizium für Anoden beschäftigt und unterschiedliche Lösungsansätze präsentiert, nur in eine marktreife Produktion hat es bis dato keines geschafft.

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