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 Metamaterial: Kettenhemd inspiriert Physiker
19.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Additiv gefertigte Verklammerungsstrukturen verbessern Schichthaftung und Anbindung
19.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flashmob der Moleküle

19.01.2017 | Physik Astronomie

Tollwutviren zeigen Verschaltungen im gläsernen Gehirn

19.01.2017 | Medizin Gesundheit

Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile

19.01.2017 | Verfahrenstechnologie