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Selbstheilende Elektrode macht Akkus langlebiger
Veröffentlicht am 04.12.2013 22:45:43
Forscher der Universität Stanford und dem daran angeschlossenen SLAC National Accelerator Laboratory
haben die erste selbstheilende Elektrode für Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Eine flexible Polymer-Beschichtung dient dabei dazu, den unvermeidlichen Verfall einer Silizium-Elektrode deutlich zu bremsen. "Wir haben festgestellt, dass Silizium-Elektroden zehn Mal länger halten, wenn sie mit dem selbstheilenden Polymer beschichtet sind", sagt Zhenan Bao, Professorin für Verfahrenstechnik in Stanford. Die Entwicklung könnte für Geräte von Smartphones bis hin zu Elektroautos interessant sein.
"Selbstheilung ist sehr wichtig für das Überleben und lange Lebensdauern bei Tieren und Planzen", meint Stanford-Postdoc Chao Wang. Eben dieses Prinzip wollte man für die heute weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus umsetzen. Denn bei solchen Batterien gelten Elektroden - speziell Anoden - aus Silizium als guter Ansatz für hohe Kapazitäten, doch ist ihre Lebensdauer ein Problem. Denn Silizium-Elektroden schwellen beim Aufladen stark an und werden beim Entladen wieder kleiner, wodurch sie relativ schnell brüchig werden. Durch den Zerfall der Elektrode verliert ein Akku entsprechend schnell Kapazität.</p>
Eben hier setzt die neue Beschichtung an - ein selbstheilendes Polymer, das für diese Anwendung mit Kohlenstoff-Nanoteilchen versetzt ist, damit es Strom leitet. Wie das Team in Nature Chemistry berichtet, macht sie Anoden aus relativ günstigen Silizium-Mikropartikeln deutlich langlebiger. Denn die flexible Beschichtung schließt effektiv kleine Risse, die in der Elektrode entstehen. Ein Akku-Prototyp hat so 100 Ladezyklen ohne nennenswerten Kapazitätsverlust überstanden. "Das ist noch weit vom Ziel der 500 Zyklen für Smartphones und 3.000 Zyklen für Autos entfernt", meint zwar Stanford- Materialforscher Yi Cui. Doch die bisherigen Ergebnisse seien vielversprechend.
Veröffentlicht am 04.12.2013 22:45:43
Forscher der Universität Stanford und dem daran angeschlossenen SLAC National Accelerator Laboratory
haben die erste selbstheilende Elektrode für Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Eine flexible Polymer-Beschichtung dient dabei dazu, den unvermeidlichen Verfall einer Silizium-Elektrode deutlich zu bremsen. "Wir haben festgestellt, dass Silizium-Elektroden zehn Mal länger halten, wenn sie mit dem selbstheilenden Polymer beschichtet sind", sagt Zhenan Bao, Professorin für Verfahrenstechnik in Stanford. Die Entwicklung könnte für Geräte von Smartphones bis hin zu Elektroautos interessant sein.
"Selbstheilung ist sehr wichtig für das Überleben und lange Lebensdauern bei Tieren und Planzen", meint Stanford-Postdoc Chao Wang. Eben dieses Prinzip wollte man für die heute weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus umsetzen. Denn bei solchen Batterien gelten Elektroden - speziell Anoden - aus Silizium als guter Ansatz für hohe Kapazitäten, doch ist ihre Lebensdauer ein Problem. Denn Silizium-Elektroden schwellen beim Aufladen stark an und werden beim Entladen wieder kleiner, wodurch sie relativ schnell brüchig werden. Durch den Zerfall der Elektrode verliert ein Akku entsprechend schnell Kapazität.</p>
Eben hier setzt die neue Beschichtung an - ein selbstheilendes Polymer, das für diese Anwendung mit Kohlenstoff-Nanoteilchen versetzt ist, damit es Strom leitet. Wie das Team in Nature Chemistry berichtet, macht sie Anoden aus relativ günstigen Silizium-Mikropartikeln deutlich langlebiger. Denn die flexible Beschichtung schließt effektiv kleine Risse, die in der Elektrode entstehen. Ein Akku-Prototyp hat so 100 Ladezyklen ohne nennenswerten Kapazitätsverlust überstanden. "Das ist noch weit vom Ziel der 500 Zyklen für Smartphones und 3.000 Zyklen für Autos entfernt", meint zwar Stanford- Materialforscher Yi Cui. Doch die bisherigen Ergebnisse seien vielversprechend.
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