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 Neuer Behandlungsansatz für Juckreizgeplagte
15.08.2018 | Universität Zürich

nachricht Cholestase: Riss in Lebermembran lässt Galle abfließen
15.08.2018 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

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: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

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

Macht Sinn: Fraunhofer entwickelt Sensorsystem für KMU

15.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

15.08.2018 | Informationstechnologie

FKIE-Wissenschaftler präsentiert neuen Ansatz zur Detektion von Malware-Daten in Bilddateien

15.08.2018 | Informationstechnologie

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