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Institut für Nanotechnologie Batterie mit doppelter Kapazität

| Redakteur: Bernd Otterbach

Forscher am Institut für Nanotechnologie (INT) setzen auf Eisen-Kohlenstoff-Materialien bei Batterien. Ein nanostrukturiertes Material verspricht jetzt einen beachtlichen Kapazitätssprung. Die Energiespeicherkapazität liegt schon jetzt doppelt so hoch wie bei normalen Lithium-Ionen-Batterien.

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Dieser Wert soll noch weiter steigen, teilte das INT am Dienstag mit. „Mit herkömmlichen Lithium-Ionen Batteriematerialien sind heute nur noch geringe Verbesserungen zu erwarten“, sagte Maximilian Fichtner, Leiter der Gruppe Energiespeichersysteme am INT des Karlsruhe Institute of Technology. Sein Team setzt daher auf Eisen-Kohlenstoff-Materialen. Diese haben eine relativ hohe spezifische Kapazität, können also mehr Strom auf gleichem Raum speichern. Allerdings neigen diese Materialien dazu, beim Be- und Entladen eines Akkus schnell an Speicherkapazität einzubüßen.

„Kapazität bleibt sehr lange erhalten“

Daher hat das Team um den Chemiker Maximilian Fichtner einen neuen Ansatz zur Synthese von Eisen-Kohlenstoff Speichermaterialien entwickelt. Sie vermischen unterschiedliche Ausgangsmaterialien mit einem Lithiumsalz und erwärmen das Gemisch. So entsteht eine komplett neue Nanostruktur, die zusätzlich von Kohlenstoffdrähten durchzogen ist - also praktisch nanoskalige Speichereinheiten und Leiterbahnen in einem Schritt. „Die Herstellung ist einfach und kostengünstig und die hohe Kapazität der Eisen-Kohlenstoffelektrode bleibt sehr lange erhalten“, betonte Fichtner.

Speicherdichte mal fünf

Das entstandene Material kommt in der Kathode eines Akkus zum Einsatz. Schon jetzt kann es doppelt so viel Strom speichern wie derzeit gängige Elektrodenmaterialien. Doch laut Fichtner kann die Speicherdichte sogar um einen Faktor Fünf gesteigert werden, wenn es gelingt, das volle Potenzial des Materials auszuschöpfen. Daran arbeiten die Forscher jetzt. „Wir glauben, dass es um die noch bessere Kontrolle der Mikrostruktur geht“, sagte der Chemiker.

Zu den denkbaren Anwendungsgebieten des Materials zählen Handy- oder Laptop-Akkus ebenso wie Elektroauto-Batterien.

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