Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stärker, langlebiger und sicherer

12.03.2010
Zinn-Schwefel-Lithiumionen-Akku als Alternative zu konventionellen Lithium-Akkus

Ein häufiges Ärgernis bei Notebooks: Der Akku liefert Strom über eine viel zu kurze Zeitspanne, die mit zunehmendem Alter weiter sinkt. Behandelt man den Akku nicht immer absolut pfleglich, haucht er sein Leben rasch ganz aus.

Entsprechend wird an verbesserten Akkus geforscht, die deutlich mehr Energie liefern, langlebiger und dabei betriebssicher sein sollen. Bruno Scrosati und Jusef Hassoun von der Universität Rom haben jetzt einen vielversprechenden Ansatz für eine neue Variante eines Lithiumionen-Akkus entwickelt, der, wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, diese Kriterien erfüllen könnte.

Das Dilemma: Handys, Notebooks, Smartphones und PDAs werden immer kleiner, aber gleichzeitig steigt ihr Energiebedarf. Die Akkus kommen da nicht mehr mit. Theoretisch wären Lithium-Schwefel-Akkus Energielieferant der Wahl, da sie - bezogen auf die Masse - wesentlich mehr Energie als konventionelle Lithiumionen-Akkus liefern. Die praktische Anwendung krankt aber daran, dass sich dessen Elektroden nach und nach auflösen, was zu Kapazitätsverlust führt. Außerdem kann sich Lithiummetall in Form von Verästelungen abscheiden, die Kurzschlüsse verursachen. Das ist der Grund, warum kommerzielle "Lithium"-Akkus keine metallischen Lithiumelektroden enthalten, sondern ein Material, das Lithiumionen aufnehmen und wieder freigeben kann, oft Graphit. Eine solche korrekterweise Lithiumionen-Akku genannte Zelle erzeugt die Quellenspannung nur über eine Verschiebung von Lithiumionen und liefert entsprechend weniger Energie.

Die italienischen Forscher wollen nun die Vorteile beider Akku-Typen vereinen, um zu langlebigen, gut lagerbaren, betriebssicheren, einfach herstellbaren Akkus mit hoher Kapazität zu kommen. Ihr neuer Typus einer lithiummetallfreien Zelle arbeitet mit einer Kathode (negative Elektrode) aus einem Kohlenstoff-Lithiumsulfid-Komposit. Die organische Elektrolytlösung ersetzten sie durch eine in eine Gel-Polymermembran eingeschlossene lithiumionenhaltige Flüssigkeit. Das Polymer schirmt die Flüssigkeit von den Elektroden ab. Die Lösung ist zudem mit Lithiumsulfid gesättigt. Beide Maßnahmen minimieren das Auflösen von Elektrodenbestandteilen. Als Anode (positive Elektrode) wählten Scrosati und Hassoun nanoskopische Zinnpartikel, die in eine schützende Kohlenstoffmatrix eingeschlossen sind.

Der elektrochemische Prozess läuft folgendermaßen ab: An der Kathode wird Lithiumsulfid in elementaren Schwefel und Lithiumionen gespalten. Dabei werden Elektronen abgegeben. Die Lithiumionen wandern durch die Elektrolytmembran zur Anode, wo sie Elektronen aufnehmen und zu ungeladenen Lithiumatomen werden. Letztere werden von den Zinn-Nanopartikeln der Anode in Form einer Legierung gebunden. Der Prozess ist reversibel, sodass der Akku immer wieder aufgeladen werden kann. Mit einer spezifischen Energie von ca. 1100 Wh/kg übertrifft die neue Zelle alle bisherigen lithiummetallfreien Akkus. Mit dieser hohen Energiedichte könnte der neue Akku sich auch als Stromquelle der Wahl für elektrische Fahrzeuge etablieren.

Angewandte Chemie: Presseinfo 10/2010

Autor: Bruno Scrosati, Università degli Studi di Roma La Sapienza, Roma (Italy), http://www.chem.uniroma1.it/dinamico/scheda_doc1.php?userid=scrosati

Angewandte Chemie, Permalink: http://dx.doi.org/10.1002/ange.200907324

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://dx.doi.org/10.1002/ange.200907324
http://www.chem.uniroma1.it/dinamico/scheda_doc1.php?userid=scrosati
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Stoffwechsel-Innovation in der Evolution von E. coli entstand durch eine einzige Genübertragung
19.12.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Natürliche Nanofasern aus Zellulose
19.12.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

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: New megalibrary approach proves useful for the rapid discovery of new materials

Northwestern discovery tool is thousands of times faster than conventional screening methods

Different eras of civilization are defined by the discovery of new materials, as new materials drive new capabilities. And yet, identifying the best material...

Im Focus: Wie Bakterien ein Antibiotikum ausschalten

Forscher des HZI und HIPS haben entdeckt, dass resistente Bakterien den Wirkstoff Albicidin mithilfe eines massenhaft gebildeten Proteins einfangen und inaktivieren

Gegen die immer häufiger auftauchenden multiresistenten Keime verlieren gängige Antibiotika zunehmend ihre Wirkung. Viele Bakterien haben natürlicherweise...

Im Focus: How bacteria turn off an antibiotic

Researchers from the HZI and the HIPS discovered that resistant bacteria scavenge and inactivate the agent albicidin using a protein, which they produce in large amounts

Many common antibiotics are increasingly losing their effectiveness against multi-resistant pathogens, which are becoming ever more prevalent. Bacteria use...

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

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

Natürliche Nanofasern aus Zellulose

19.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Studie zu Mikroben-DNA: Künstliche Intelligenz hilft, die Umwelt zu überwachen

19.12.2018 | Studien Analysen

Stoffwechsel-Innovation in der Evolution von E. coli entstand durch eine einzige Genübertragung

19.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

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