Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Akku an Silizium aufladen, nicht an Kohlenstoff

12.10.2016

Anoden aus porös-amorphem Silizium könnten die Leistung von Lithiumionenakkumulatoren verbessern

Demnächst enthalten Lithiumionenakkumulatoren möglicherweise keine Anode aus Graphit mehr. Silizium als Anodenmaterial bietet eine viel höhere Ladungskapazität, aber seine Kristallinität war bislang von Nachteil. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen chinesische Wissenschaftler eine poröse amorphe Siliziummodifikation vor, die anderen Anodenmaterialen in wiederaufladbaren Batterien deutlich überlegen sein könnte.


Anoden aus Silizium lösen vielleicht bald Graphit ab.

(c) Wiley-VCH

Die derzeit gängigste Anode in Lithiumionenakkumulatoren besteht aus Kohlenstoff in seiner Graphitmodifikation. Allerdings hat ausgerechnet Graphit eine relativ niedrige Ladungskapazität. Weitere bekannte Probleme von Lithiumionenbatterien sind eine geringe Zyklenanzahl, steigender interner Widerstand während der Ladezyklen, Alterung sowie Sicherheitsaspekte.

Die nächstliegende Alternative zu Kohlenstoff wäre Silicium, das eine fast zehnfach höhere theoretische Ladungskapazität als Graphit bietet. Der Lade- und Entladevorgang wird jedoch zum Problem: Ausdehnen und Schrumpfen bei den Zyklen führt zu Pulverisierung und Kapazitätseinbruch. Jian Yang und seine Kollegen an der Shangdong-Universität in China haben jetzt eine amorphe poröse Siliziummodifikation hergestellt, die diese Nachteile kompensiert.

Den amorphen Zustand von Silizium zu nehmen, sei eigentlich die logische Konsequenz, weil das Silizium sowieso amorph ende, erläutern die Wissenschaftler: "Da das Silizium durch die elektrochemische Lithiierung/Delithiierung im Endeffekt amorph wird, ist es sehr attraktiv, es von vorneherein in diesem Zustand einzusetzen."

Gezielt amorphes Silizium herzustellen, ist aber sehr schwierig, besonders wenn einfache Bedingungen gefragt sind. Das Verfahren, das die Forscher letztlich fanden, beinhaltet jedoch relativ sichere Ausgangsmaterialien wie zum Beispiel einen gängigen Glycolether als Lösungsmittel und leicht handhabbare Flüssigkeiten. Daher sollte ihr Verfahren insbesondere "für eine künftige Massenproduktion sehr attraktiv" sein, stellen die Autoren heraus.

Das auf diese Weise hergestellte amorph-poröse Silizium erfüllte die elektrochemischen Vorgaben hervorragend. Es besitzt eine dreimal bessere Kapazität als Graphit und eine weit besserer Zyklenstabilität als kristallines Silizium, was die Wissenschaftler durch die gezielt hergestellten großen Poren und eine luftoxidierte Oberfläche erklären können. Und weiteres Potenzial sei vorhanden: Etwas Kohlenstoff zusätzlich in die Struktur hinein, und die elektrochemische Leistungsfähigkeit werde wahrscheinlich noch besser werden, sagt Yang.

Angewandte Chemie: Presseinfo 32/2016

Autor: Jian Yang, Shandong University (China), mailto:yangjian@sdu.edu.cn

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201608146

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Berichte zu: Akku Angewandte Chemie Graphit Kohlenstoff Silicium Silizium

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Proteine zueinander finden
21.02.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

nachricht Kleine Moleküle gegen altersbedingte Erkrankungen
21.02.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit den Betriebsräten Sozialpläne

21.02.2017 | Unternehmensmeldung

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten