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US-Forscher entwickeln auf Sand basierende Lithium-Ionen-Akkus - ungiftig, billig, hocheffizient

09.07.14

Wissenschaftler des Bourns College of Engineering an der Universität Kalifornien (UCR) haben eine Lithium-Ionen-Batterie entwickelt, die auf heimischem Sand basiert. Da sie komplett ohne seltene Erden auskommt, ist sie sehr kostengünstig. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie frei von Giftstoffen ist. Das Forscherteam aus Kalifornien stellt poröses Nano-Silizium aus Quarzsand her und nutzt das Silizium als Anodenmaterial für die Lithium-Ionen-Batterie. Die beschichteten Nano-Siliziumelektroden erzielen eine bemerkenswerte elektrochemische Leistung mit einer Kapazität von 1024 mAhg?1 auf 2 Ag?1 auch nach 1.000 Zyklen. Die verbesserte Leistung könnte die erwartete Lebensdauer von Silizium-basierten Elektrofahrzeug-Batterien bis zu drei Mal oder mehr steigern. Auf diese Weise müssten Elektroautobatterien nicht so schnell ersetzt werden. Für Mobiltelefone oder Tablets könnte es bedeuten, dass sie nur alle drei Tage, statt jeden Tag aufgeladen werden müssten.

Ähnliche Ansätze mit Silizium verfolgt das Forschungszentrum Jülich (FZJ). Dort wurde 2012 eine Silizium-Luft-Batterie vorgestellt. Bei der Silizium-Luft-Batterie ist nur die Anode als Feststoff ausgelegt. Anstelle der Kathode besitzt sie eine luftdurchlässige Membran, durch die Luftsauerstoff in die Zelle gelangt. Im Gegensatz zum seltenen Lithium steht Silizium aus Sand in unerschöpflicher Menge zur Verfügung, sagt FZJ-Forscher Rüdiger Eichel. Derzeit suche man nach Werkstoffen, mit denen die Silizium-Luft-Batterie so zuverlässig wie andere Stromspeicher werden könne.


Gewinnung von porösem Nano-Silizium aus Quarzsand (Grafik: UCR)

Zur Originalquelle (UCR, Juli 2014)