München. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) um Thomas Fässler, Professor am Lehrstuhl für Anorganische Chemie der TUM, haben nun bei 900 Grad Celsius und 100.000 Atmosphären Druck aus Bor und Silizium das Material Lithium- Borsilicid hergestellt, das höhere Speicherkapazitäten ermöglichen soll. „Es ist eine Menge Fingerspitzengefühl und viel Erfahrung notwendig, um das richtige Verhältnis der Grundmaterialien und die richtigen Parameter herauszufinden“, so Fässler. Der Werkstoff soll es ermöglichen, bis zu 25 Prozent mehr Energie in einem Akku zu speichern. Zu Ehren ihrer Universität entschieden sich die Münchner beim Namen des Materials für „tum“. Bislang besteht die negative Elektrode häufig aus Grafit, dessen Schichten lediglich eine begrenzte Menge an Lithium einlagern können. Auf sechs Kohlenstoffatome kommt maximal ein Lithiumatom. Silizium könnte bis zu zehnmal mehr Lithium aufnehmen. Dabei dehnt es sich jedoch stark aus, was bei der Anwendung in Akkus zu bislang ungelösten Problemen geführt hat, da die mechanische Belastung die Lebensdauer der Silizium- Anode verringert. Die zehnfache Kapazität der Anode bedeutet aber nicht, dass der Akku zehnmal mehr Energie speichern kann. Denn auch Kathode, Elektrolyte und weitere Materialien beeinflussen die Energiedichte.
Lithium-Ionen-Akkus mit mehr Kapazität
Ähnlich wie ein Diamant hat das neue Material eine dreidimensionale Kristallstruktur und ist extrem hart. Im Gegensatz zu einem Diamanten bildet der Werkstoff aber auch noch Kanäle aus, in die Lithiumatome ein- und wieder ausgelagert werden können. „Das ist eine wichtige Voraussetzung zur Anwendung als Material für die Anode in Lithium-Ionen- Akkus“, erläutert Fässler. „Wir stehen noch ganz am Anfang“, warnte der Professor allerdings im Gespräch mit der Automobilwoche vor überzogenen Erwartungen. Tests zu Lade- und Entladezyklen wurden bislang noch nicht gemacht. „Bis zu einer möglichen Serienreife kann es noch zehn Jahre dauern. Aber auch das ist nur schwer abzuschätzen.“ Noch erhalten die Wissenschaftler bei ihrem Anodenmaterial keine Unterstützung vonseiten der Autoindustrie, mit der die Universität aber auf anderen Gebieten bereits zusammenarbeitet.
