Neues Eisen-Kohlenstoff-Batteriematerial für eine höhere Energiedichte

Batterie

Forschung an neuen Speichermaterialien: Kohlenstoffnanoröhren erleichtern die elektrische Leitung (Bildmaterial: INT)Die Wissenschaftler am Institut für Nanotechnologie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wollen jetzt einen völlig neuen Ansatz für die Batteriearchitektur und die verwendeten Materialien entwickelt haben, der enorme Verbesserungen in der gespeicherten Energiemenge und den Kosten verspricht. So soll der neue Ansatz langfristig auch die Reichweite von Elektroautos deutlich erhöhen können.

Beim heutigen Stand der Technik ist die in einer Batterie gespeicherte Energiemenge um den Faktor 50 geringer als die Energie in einem gleich großen Benzintank. „Mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Batteriematerialien sind heute nur noch geringe Verbesserungen zu erwarten“, so Dr. Maximilian Fichtner der die Gruppe Energiespeicherung am Institut für Nanotechnologie des KIT leitet. Um einen wirklichen Sprung in der Leistungsfähigkeit zu erreichen, mussten daher ganz neue Wege, sowohl bei der Entwicklung der Materialien als auch bei der Batteriearchitektur, beschritten werden.

Daher setzen Fichtner und sein Team auf völlig neue Eisen-Kohlenstoff-Materialien, mit deren Hilfe sich deutlich mehr Energie auf kleinem Raum speichern lässt. Das Problem: Die bisher beschriebenen Materialien sind nicht zyklenstabil und die Speicherkapazität sinkt schnell ab, wenn die Batterie mehrmals be- und entladen wird.

Am Institut für Nanotechnologie des KIT wurde nun ein neuer Ansatz für eine Synthese von Eisen-Kohlenstoff-Speichermaterialien entwickelt. Bei dem zum Patent eingereichten Verfahren werden unterschiedliche Ausgangsmaterialien mit einem Lithiumsalz vermischt und dann gemeinsam erwärmt. Dabei bildet sich eine komplett neue Nanostruktur aus, die zusätzlich von Kohlenstoffdrähten, die ebenfalls entstehen, durchzogen ist. Dadurch entstehen nanoskalige Speichereinheiten und Leiterbahnen quasi in einem Schritt.

Die spezifische Kapazität des neuen Materials, also die Fähigkeit, Energie zu speichern, soll schon heute beim Doppelten der derzeitigen Batterien liegen. „Dies ist weltweit das erste Beispiel für ein stabiles Konversionsmaterial, mit dessen Hilfe sich deutlich mehr  Elektronen und Lithium auf kleinem Raum „packen“ lassen als bei herkömmlichen Verfahren“, betont Fichtner. „Die Herstellung ist einfach und kostengünstig und die hohe Kapazität der Eisen-Kohlenstoffelektrode bleibt sehr lange erhalten. Das ist ein enormer Fortschritt gegenüber den bisherigen Materialien. Gelingt es uns, das Potenzial dieses neuen Materials voll auszuschöpfen, können wir die Speicherdichte von Lithium-Ionen-Batterien um den Faktor Fünf verbessern“, so Fichtner.

(mk/wattgehtab.com)


Kommentare 

 
0 #2 2011-03-16 14:57
Vielleicht entwickelt das Team Fichtner einen günstigen Energiespeicher , nicht nur für's e-Mobile.

Darauf wartet sehr viele.

Good Job!
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+3 #1 2011-03-15 17:55
Perfekt! Gratuliere dem KIT zu den Ergebnissen dieser Forschungsarbei t.
Gut, gibt es solche Institute und so inovative Forscher :-))

gruss von einem i-MiEV-Fahrer, der mit dem Fahrzeug auf derzeitigem Stand sehr zufrieden ist
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