Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nano-Koaxialkabel verbessern Lithium-Ionen-Akkus

11.02.2009
Materialkombination verspricht hohe Kapazität und Lebensdauer

Forscher an der texanischen Rice University haben einen neuartigen Zugang entwickelt, um Lithium-Ionen-Akkus leistungsfähiger zu machen. Sie setzen auf Kohlenstoff-Nanoröhren und ein Metalloxid, die zu einer Art nanoskaligen Koaxialkabeln kombiniert werden.

Sie kommen als Elektrodenmaterial im Akku zum Einsatz. Das verspricht eine höhere Kapazität als bei derzeit handelsüblichen Modellen und auch eine höhere Lebensdauer. "Was wir hier zeigen, ist insofern einzigartig, da nicht nur die Komponenten der Elektrode wichtig sind, sondern auch die Art, wie sie verarbeitet werden", mein Pulickel Ajayan, Professor für Maschinentechnik und Materialwissenschaften an der Rice University, gegenüber pressetext. Er sieht in der Arbeit ein interessantes Beispiel für Ingenieurskunst auf Nanoskalen.

Die Rice-Wissenschaftler haben Kohlenstoff-Nanoröhren mit einem Mantel aus Manganoxid praktisch als Nano-Koaxialkabel verarbeitet. "Dicht gepackte, geeignet ausgerichtete Bündel diese nanometerdicken Koaxialkabel sind ein vielversprechendes Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien", betont Ajayan. Denn für die Performance der Akkus ist wichtig, wie viel Lithium die Anode beim Laden aufnehmen kann und wie gut sie Strom leitet. "Die Nanoröhre ist hoch leitfähig und kann auch Lithium aufnehmen, während das Manganoxid eine sehr hohe Kapazität hat, aber schlecht leitet", sagt Rice-Forscher Arava Leela Mohana Reddy. Erst in der Koaxial-Kombination offenbart sich das volle Potenzial der Materialien. Die Performance der Hybridelektrode sei um fast einen Faktor zehn besser als bei Elektroden aus ihren Komponenten, so Ajayan. Im Vergleich zu gängigen kommerziellen Akkus wiederum sei eine zwei bis drei Mal höhere Kapazität möglich.

Ein weiterer Bereich, in dem sich die Forscher durch die Nano-Koaxialkabel Vorteile erhoffen, ist die Anzahl an Ladezyklen, über die sie verwendbar bleiben. Denn es gibt bereits Ansätze, die noch höhere Kapazititätsgewinne für Lithium-Ionen-Batterien versprechen, beispielsweise mit Silizium-Nanodrähten (pressetext berichtete: http://pte.at/pte.mc?pte=071221014). "Diese sind allerdings intrinsisch nicht besonders gut in Sachen zyklischer Stabilität", meint Ajayan. Genau in diesem Bereich sei die eigene Entwicklung vielversprechend, was auch langlebige Akkus in Aussicht stellt. "Wir versuchen, die Strukturen so zu bearbeiten und zu verändern, dass wir die bestmögliche Performance erreichen", sagt Projektmitarbeiter Manikoth Shaijumon. Da praktisch beliebig Anordnungen der Nanoelemente möglich sind, halten die Forscher auch relativ dünne und einigermaßen biegsame Akkus für möglich. "Diese Technologie wäre geeignet, um flexible Elektroden auf größeren Skalen herzustellen. Man könnte eine flexible Matte aus solchen Koaxialkabeln nutzen", meint Ajayan. Auch solche Ideen verfolgen die Rice-Forscher nun in ihren Laboren.

Thomas Pichler | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.rice.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Quantenanomalien: Das Universum in einem Kristall
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Projekt »ADIR«: Laser bergen wertvolle Werkstoffe
21.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops