Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Selbstheilende Elektrode macht Akkus langlebiger

19.11.2013
Spezielle Polymer-Beschichtung verhindert schnellen Silizium-Zerfall

Forscher der Universität Stanford und dem daran angeschlossenen SLAC National Accelerator Laboratory haben die erste selbstheilende Elektrode für Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Eine flexible Polymer-Beschichtung dient dabei dazu, den unvermeidlichen Verfall einer Silizium-Elektrode deutlich zu bremsen.


Akku-Prototyp: hält entscheidend länger
(Foto: slac.stanford.edu/Brad Plummer)

"Wir haben festgestellt, dass Silizium-Elektroden zehn Mal länger halten, wenn sie mit dem selbstheilenden Polymer beschichtet sind", sagt Zhenan Bao, Professorin für Verfahrenstechnik in Stanford. Die Entwicklung könnte für Geräte von Smartphones bis hin zu Elektroautos interessant sein.

Natur als Vorbild

"Selbstheilung ist sehr wichtig für das Überleben und lange Lebensdauern bei Tieren und Planzen", meint Stanford-Postdoc Chao Wang. Eben dieses Prinzip wollte man für die heute weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus umsetzen. Denn bei solchen Batterien gelten Elektroden - speziell Anoden - aus Silizium als guter Ansatz für hohe Kapazitäten, doch ist ihre Lebensdauer ein Problem. Denn Silizium-Elektroden schwellen beim Aufladen stark an und werden beim Entladen wieder kleiner, wodurch sie relativ schnell brüchig werden. Durch den Zerfall der Elektrode verliert ein Akku entsprechend schnell Kapazität.

Eben hier setzt die neue Beschichtung an - ein selbstheilendes Polymer, das für diese Anwendung mit Kohlenstoff-Nanoteilchen versetzt ist, damit es Strom leitet. Wie das Team in Nature Chemistry berichtet, macht sie Anoden aus relativ günstigen Silizium-Mikropartikeln deutlich langlebiger.

Denn die flexible Beschichtung schließt effektiv kleine Risse, die in der Elektrode entstehen. Ein Akku-Prototyp hat so 100 Ladezyklen ohne nennenswerten Kapazitätsverlust überstanden. "Das ist noch weit vom Ziel der 500 Zyklen für Smartphones und 3.000 Zyklen für Autos entfernt", meint zwar Stanford- Materialforscher Yi Cui. Doch die bisherigen Ergebnisse seien vielversprechend.

Praktikable Lösung

Denn wenngleich unter anderem ein Team um Cui schon seit längerem an Methoden arbeitet, Silizium-Elektroden langlebiger zu machen, erfordern diese oft exotische Materialien oder Herstellungsverfahren, die nur schwer in großem Maßstab umzusetzen sind. Die neue selbstheilende Elektrode ist Cui zufolge daher der erste Ansatz, der wirklich praktikabel erscheint. Um ihn wirtschaftlich möglichst attraktiv zu machen, will das Team nun Performance und Lebensdauer der selbstheilenden Silizium-Anode weiter steigern. Zudem gehen die Forscher davon aus, dass der Ansatz auch für andere Elektroden-Materialien geeignet ist.

Video: http://www.youtube.com/watch?v=ZwacIv63XcE

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://slac.stanford.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Agrophotovoltaik goes global: von Chile bis Vietnam
20.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht ISFH Vorreiter bei der Kalibrierung von Strahlungssensoren
20.06.2018 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Breitbandservices von DNS:NET erweitert

20.06.2018 | Unternehmensmeldung

Mit Parasiten infizierte Stichlinge beeinflussen Verhalten gesunder Artgenossen

20.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics