Mit seiner hohen Speicherkapazität hätte Silizium entscheidende Vorteile gegenüber Materialien in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Bis jetzt war Silizium aber mechanisch zu instabil. Ein Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität in Kiel will das ändern.
Silizium-Batterien: Zehnmal mehr gespeicherte Energie
Längere Laufzeiten, größere Reichweiten und kürzere Ladevorgänge – die Entwicklungen der Elektromobilität erfordern neue Speichermaterialien für Akkus. Silizium zeichnet sich im Vergleich zu Graphit-Anoden in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien durch eine zehnmal höhere Speicherkapazität aus und hätte damit entscheidende Vorteile. Doch Siliziumanoden hatten bisher eine zu geringe Lebensdauer. Silizium dehnt sich beim Laden der Batterie um 400 Prozent aus und läuft damit Gefahr zu brechen.
Ein Forschungsteam vom Institut für Materialwissenschaft der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) will Silizium jetzt nutzbar machen. In Zusammenarbeit mit dem Maschinenbauunternehmen Rena Technologies wollen die Forscher der CAU Anoden aus 100 Prozent Silizium entwickeln. Bisher sind nur etwa 5 Prozent Silizium in Lithium-Ionen-Batterien enthalten. Durch gezieltes Strukturieren der Anoden-Oberfläche auf Nanoebene will das Team das Speicherpotenzial von Silizium komplett ausschöpfen. Die Kathode soll aus Schwefel hergestellt werden, das ebenfalls eine hohe Speicherkapazität aufweist. Mit Methoden aus der Solarbranche soll zudem die Qualität und Funktionsfähigkeit der Siliziumschichten in der Batterie optimiert werden.
Stand auf der Hannover Messe
Über die Herstellung und Einsatzmöglichkeiten der Siliziumanoden in Hochleistungsakkus informieren die Projektbeteiligten auf der Hannover Messe 2018 während der gesamten Woche (23.-27. April) am Stand der CAU. Das seit September 2017 laufende Forschungsprojekt baut auf Erkenntnissen aus über 15 Jahren Forschung zu porösen Siliziumanoden am Kieler Institut auf. Das BMBF bezuschusst das Projekt mit insgesamt einer Million Euro, rund 500.000 gehen davon an die CAU. (sih)
Quellen: CAU / Konstruktionspraxis
