Nanokanäle: Lithium-Akkus laden schneller

Die richtigen Nanokanäle auf Anoden aus Niob-Wolfram-Oxid versprechen besonders schnell ladende Lithium-Ionen-Akkus, wie Forscher der Universität Twente (UT) in Zusammenarbeit mit der Wuhan University of Technology zeigen. Der Ansatz ist besonders für Anwendungen wie Ökostrom-Zwischenspeicher, wo es vor allem auf Lade- und Entladegeschwindigkeit ankommt, interessant.

Niob-Wolfram-Oxide (NbWO) sind für die Anode von Lithium-Ionen-Akkus eine moderne Alternative zum klassischen Graphit, das sie schnelleres Laden und Entladen ermöglichen. Denn Lithium-Ionen können sich besser durch das Material bewegen. Die UT-Forscher und ihre chinesischen Kollegen konnten nun zeigen, dass entgegen bisheriger Annahmen eine geeignete Nanostrukturierung sogar dafür sorgen kann, dass NbWO-Anoden noch deutlich schnellere Ladevorgänge ermöglichen, als es das Material an sich schon erlaubt.

Das Team erzeugte seine Strukturen, indem es ein Niob-Wolfram-Oxid in einem Ofen erhitzte und «kalzinierte», sodass Nanopartikel verblieben. Die kleinsten Partikel, die das Team untersuchte, waren dabei 60 Nanometern (nm) gross. Wie die Forscher berichten, hatten Grössen von unter 100 nm signifikante Auswirkungen darauf, wie gut sich Lithium bewegt und damit darauf, wie schnell ein Akku mit entsprechender Anode letztlich laden kann. In weiterer Folge will das Team die optimale Grösse für die nanostrukturierte Anode ermitteln.

Ein Nachteil der nanostrukturierten NbWO-Anoden ist, dass der Ansatz am besten für eher geringe Akkuspannungen geeignet ist. Das macht ihn für die Elektromobilität wenig attraktiv, da grössere Akkupacks aus mehr Zellen nötig wären. Echtes Potenzial orten die Forscher hingegen für den Spitzenausgleich bei Wind- und Solarstrom, wo eine Überproduktion schnell gespeichert und dann bei Bedarf ebenso schnell freigesetzt werden muss. Auch für schweres Arbeitsgerät sollten die neuartigen Anoden den Forschern zufolge gut geeignet sein.

(www.pressetext.com)