Nanodrähte machen Lithium-Akkus leistungsfähiger

Fort Collins. Wissenschaftler der Colorado State University in Fort Collins haben den Prototypen einer neuen 3-D-Batterie entworfen. Die Konstruktion beruht auf Lithium-Ionen-Zellen, ähnlich den heute schon gebräuchlichen Handy- und Laptopbatterien. Mit einer dreidimensionalen Struktur aber lassen sich die Akkus schneller laden als bisher und könnten so auch für Elektroautos und andere Geräte mit hohen Energieanforderungen zum Einsatz kommen.

Bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien dauert das Aufladen mehrere Stunden. Ein Team um die Chemikerin Amy Prieto hat jetzt einen Akku in der Größe einer Handybatterie vorgestellt, der nach völliger Entleerung in zwölf Minuten wieder voll einsatzbereit ist. Eine kommerzielle Batterie aus einem Serien-Mobiltelefon würde etwa zwei Stunden für die gleiche Energieleistung brauchen, kalkuliert die Chemikerin. Der Prototyp kann außerdem rund zweimal so häufig wieder aufgeladen werden wie marktübliche Batterien.

Für den Schnellladeeffekt der 3-D-Batterien wurde die Chemie der Batterien grundlegend verändert. So wurde die Grafit-Elektrode durch Nanodrähte aus Antimonid ersetzt, einer speziellen Legierung aus Kupfer und Antimon. Trotz ihres winzigen Durchmessers - rund 50 000 passen gebündelt in ein menschliches Haar - haben diese Nanodrähtchen eine enorm große Oberfläche und können so doppelt so viel Lithium-Ionen speichern wie die gleiche Menge Grafit. Sie sind außerdem chemisch stabiler als der Kohlenstoff und resistenter gegen Hitze.

In etwa zwei Jahren könnten die ersten 3-D-Batterien für Mobilgeräte serienreif sein. Danach wollen Prieto und ihr Team sich des Themas Autobatterie annehmen.