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ETH Zürich: Vanadium-Borat-Glas könnte bei Lithium-Ionen-Akkus Kapazität und Energiedichte verdoppeln

19.01.15

Forscher der ETH Zürich haben herausgefunden, dass Vanadium-Borat-Glas als Elektrode die Kapazität und Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien verdoppeln kann. Dabei bleiben Volumen und Gewicht gleich. Die Forschergruppe unter der Leitung von Semih Afyon und Reinhard Nesper, emeritierter Chemieprofessors, ist nach mehrjähriger Suche auf das neuartige Material gestossen. Eine erster Prototyp in Form einer Knopfzelle mit einer Energiedichte von über 300 mAh/g wurde bereits angefertigt. Er enthält Elektroden aus Vanadium-Borat, die mit Graphitoxid (RGO) beschichtet sind, um die Leitfähigkeit zu steigern und die Elektrodenpartikel zu schützen. Auf diese Weise ist die Batterie auch nach 100 Lade-, Entladezyklen stabil geblieben. Die Energie des Prototypen würde reichen, um ein Handy eineinhalb Mal bis doppelt so lange mit Strom zu versorgen wie heutige Lithium-Ionen-Akkus, so Afyon. Würde man die Batterietechnologie hochskalieren, könnte dies die Reichweite eines Elektroautos um das Eineinhalbfache vergrößern.

Das Schweizer Cleantech-Unternehmen Belenos, mit der die Forschenden zusammenarbeiteten, hat die Entwicklung bereits zum Patent angemeldet. Die guten Ergebnisse, die die Forscher mit Vanadat-Borat-Glas erzielten, ermutigten sie zu weiterer Forschung. Ein Konsortium unter Jennifer Rupp, Professorin für Elektrochemische Materialien, in dem Afyon Projektleiter ist, arbeitet an einer neuartigen Feststoff-Batterie. In diesem System wird die Vanadat-Borat-Elektrode schon eingesetzt und geprüft. Nun seien sie daran, das System zu optimieren. Insbesondere die Zahl der Lade-Entlade-Zyklen müsse noch stark erhöht werden, was mit einer besseren Auslegung der Batterie und der Elektrode sowie alternativen Beschichtungen anstelle von reduziertem Graphitoxid erreicht werden könne, sagt Afyon.

Zur Originalquelle (ETH Zürich, Januar 2015)

Zur Originalquelle (Nature November 2014)