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Deutlich mehr Elektroauto-Reichweite durch Silizium-Batterien?

02.05.2018 in Innovation

Elektroauto-Reichweite-Silizium-Batterien

Bild: Uni Kiel | Julia Siekmann

Die Kieler Universität und der Anlagenhersteller RENA Technologies haben einen neuen Lösungsansatz für reichweitenstarke Elektroauto-Batterien präsentiert. Der Silizium-Akku soll im Vergleich mit heutigen Lithium-Ionen-Lösungen bis zu zehnmal mehr Energie speichern können und sich schneller aufladen lassen.

Silizium hat mit seiner großen Speicherkapazität entscheidende Vorteile gegenüber den Materialien in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, ließ sich aufgrund seiner mechanischen Instabilität bisher aber nur schwer für die Speichertechnologie nutzen. „Theoretisch ist Silizium das beste Material für Anoden in Akkus. Es kann bis zu zehnmal mehr Energie speichern als Graphit-Anoden in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien“, erklärt Materialwissenschaftlerin Dr. Sandra Hansen.

Elektroautos könnten mit Hilfe von Silizium längere Strecken fahren, Handyakkus länger halten und das Aufladen deutlich schneller funktionieren. Ein weiterer Vorteil des Halbmetalls ist seine unbegrenzte Verfügbarkeit – herkömmlicher Sand besteht fast ausschließlich aus Siliziumoxid. „Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erde und damit eine nahezu unbegrenzte, kostengünstige Ressource“, so Hansen.

Bisher war die Lebensdauer von Siliziumanoden zu gering, um sie in Akkus einzusetzen – der Grund: Die hohe Empfindlichkeit des Materials. Beim Aufladen bewegen sich Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode hin und her. Silizium, als das Material mit der höchsten Energiedichte, nimmt besonders viele Lithium-Ionen auf. Dadurch dehnt es sich um 400 Prozent aus und würde auf Dauer zerbrechen.

Ein Forschungsteam vom Institut für Materialwissenschaft der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) will nun Anoden aus 100 Prozent Silizium entwickeln. Anoden in herkömmlichen, aufladbaren Batterien bestehen bisher aus etwa 10 bis 15 Prozent Silizium. Ziel des Projektes ist eine leistungsfähige Silizium-Batterie sowie ein Konzept zu ihrer kostengünstigen industriellen Herstellung.

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Via: Uni Kiel
Tags: Batterie, ForschungAntrieb: Elektroauto

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Leser-Interaktionen

Kommentare

  1. nilsbär meint

    03.06.2018 um 12:34

    Derartige Jubelmeldungen lesen wir jetzt seit 10 Jahren. Bsp: Eine Presse-Mitteilung aus dem Jahr 2010 (!): Evonik-Boss Engel strotzt vor Selbstbewusstsein: „Wir streben eine führende Rolle in Europa bei der Lithium-Ionen-Batterietechnologie an“. Und was ist daraus geworden?
    Und wo ist der Graphen-Wunderakku von Fisker? Wo das E-Auto mit 1000 km Reichweite von nanoFlowcell? Über den Durchbruch bei der Siliziumbatterie (an der seltsamerweise sonst niemand forscht), hat die Kieler Uni schon vor 2 Jahren berichtet. Und bis jetzt gibt es nicht mal einen Prototyp. Aber gleich von 10-fach höherer Speicherkapazität reden. Man braucht ja schließlich neue Förderungen.
    Eigentlich möchte ich Meldungen über derartige ‚Fortschritte‘ gar nicht mehr lesen.

  2. Albert Mayer meint

    04.05.2018 um 01:20

    In den aktuellen Teslaakkus (also ab 2016) wurde m.W. 5% Silizium dazudosiert um vom 85-er Akku auf einen 90-er Akku zu kommen.

    Ein Durchbruch hier wäre toll, aber…

  3. Fritz! meint

    02.05.2018 um 18:14

    Ich denke, es gibt ca. eine zweistellige Zahl mit einer 2 vorne über genau solche Ergbnisse aus Laboren. Der Akku kann 1,5 bis 10 mal so viel Energie aufnehmen/leichter sein/billiger sein/schneller zu laden sein/langlebiger sein/…

    Bisher sind die alle noch ziemlich weit von der Serie entfernt, ich würde mal nach bisherigen Ergbnissen aus anderen Forschungsbereichen mit grob 10 Jahren rechnen bis zur Großserie (wenn sich die vorhandenen Probleme lösen lassen).

    Das einzig positive daran ist, es wird geforscht und sie haben viele Lösungansätze. Vor 20 Jahren sah die Forschung an der Akku-Technik noch anders aus…

    • Peter W meint

      02.05.2018 um 21:44

      So ist es. Es muss auch nicht die „Eine“ Lösung geben.

  4. Leotronic meint

    02.05.2018 um 10:58

    In fluessiger Loesung sollte es keine Probleme geben.

  5. Lewellyn meint

    02.05.2018 um 09:50

    Bis das frühestens was wird, haben die herkömmlichen Li-Ion-Zellen ihre Kapazität verdoppelt. Die Oberklasse fährt dann >1000km, das Stadtauto >400km.

    Dann gehts mehr ums Gewicht und Bauvolumen als um nackte Reichweite.
    Bedarf für 3000km Reichweite ist eher ein theoretischer.

  6. Peter W. meint

    02.05.2018 um 09:50

    Zu dem Thema gab es schon mehrere Meldungen. Die Siliziumanode ist schon einige Zeit in der Entwicklung. Einmal wird von 50% Kapazitätssteigerung, ein anderes mal von 500% und jetzt ist sogar von der 10-fachen Kapazität die Rede.

    Die Entwicklung wird weitergehen, und eventuell wird es bald verschiedene Akkus geben. Hauptsache es tut sich was!
    In 10 Jahren könnte der 100 kWh-Akku noch 100 kg wiegen. Alles ist denkbar.

  7. Daniel meint

    02.05.2018 um 09:38

    Wenn ich den Bericht richtig verstehe, sind die Forscher bisher einer Lösung nicht näher als früher, sie wollen erst eine Lösung finden, damit das Silizium nicht zerbricht. Eine Nachricht wäre es, wenn sie eine Lösung hätten. Es gibt so viele Berichte über „neue“ Ansätze für Akkus, die aber alle noch große Probleme beinhalten. Bei keinem dieser Ansätze kam bisher die wirklich wichtige Nachricht, dass man einen Akku entwickelt hat, den man tatsächlich produzieren kann und der auch im täglichen Gebrauch dauerhaft funktioniert.

    • Railfriend meint

      02.05.2018 um 13:31

      Ich fürchte, Ihr zutreffender Kommentar fällt hier auf taube Ohren. Die meisten Foren sind so: schwarz-weiß, Superlative …

      • Duesendaniel meint

        04.05.2018 um 16:24

        Welcher der hier abgegebenen Kommentare zu diesem Thema ist denn ’schwarz-weiß, Superlative…? Ich kann gar keinen entdecken, helfen Sie mir. Ich sehe eher kritische Stimmen mit vielleicht etwas vorsichtigem Optimismus!?

  8. Der Statistiker meint

    02.05.2018 um 09:36

    Aha, die beginnen also gerade mit der Entwicklung dieser Idee. Sehr gut.
    Bis die ersten Laborergebnisse da sind dauert es dann nur mehr 3-4 Jahre. Danach muss es noch praxistauglich werden, bis es ein paar Jahre später dann verbaut werden kann. Na dann entwickelt mal, vielleicht wird es ja was!

    Wirklich interessant wird es aber erst wenn gute Laborergebnisse vorliegen….

    • stan meint

      02.05.2018 um 20:23

      „Ein Prototyp wird im Laufe des Projektes mit dreijähriger Laufzeit gefertigt und an der Technischen Fakultät in Kiel aufgebaut.“
      http://www.uni-kiel.de/pressemeldungen/index.php?pmid=2018-114-siliziumakku

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