Neuer Li-Ion-Akku mit 2.000 Mal mehr Leistung & kurzer Ladezeit entwickelt

Neuer Li-Ion-Akku mit 3D-Nanostruktur
Dank einer 3D-Gitterkonstruktion der Elektroden lassen sich extrem leistungsfähige Akkus konzipieren (Bild: Beckman Institute for Advanced Science and Technology)

Die ständigen Sorgen um den Akkustand von Mobilgeräten wie Smartphones, Tablet-PCs und Notebooks könnten bald der Vergangenheit angehören: Forscher der Universität von Illinois (USA) haben eine neue Mikrobatterie auf Lithium-Ionen-Basis entwickelt, die etwa 2.000 Mal mehr Energie speichern kann als ein konventioneller Akku gleicher Größe.

Die deutlich gesteigerte Laufzeit ist allerdings nicht das einzige Argument für die Batterie. Den Forschern zufolge lässt sie sich außerdem 1.000 Mal schneller laden. So wäre zum Beispiel der Energiespender eines Smartphone innerhalb weniger Sekunden wieder voll. Anders ausgedrückt: Die neue Mikrobatterie kombiniert die Vorteile eines Nickel-Zink- respektive Lithium-Ionen-Akkus (hohe Energiedichte) mit denen eines Superkondensators (hohe Leistungsdichte) – demnach kann viel Strom in kurzer Zeit aufgenommen oder abgegeben werden.

Professor William King
William P. King, Professor für mechanische Wissenschaft und Technik an der Universtität von Illinois in Urbana-Champaign (USA) leitete das Forscherteam (Bild: L. Brian Stauffer)

Das Geheimnis liegt in einer drei- statt der normalen zweidimensionalen Gitterkonstruktion, wodurch der Austausch der Ionen deutlich schneller vonstattengeht. Die Basis für die Entwicklung bildete eine Kathode mit eben dreidimensionaler Nanostruktur, die bereits 2011 vorgestellt wurde. Nun haben die Forscher aber nach dem gleichen Konzept eine Anode entworfen und aus diesen beiden Elektroden einen revolutionären Energiespender gebaut.

Durch kleine Veränderungen der Nanostruktur soll sich der Akku sogar wahlweise auf mehr Leistung oder mehr Speicherkapazität trimmen lassen.

Auf diese Weise können Hersteller mobile Geräte in extrem kompakter Bauweise bei gleichbleibender Laufzeit oder aber im etwas größeren Format und mit wesentlich mehr Energiereserven realisieren. Sogar für Elektroautos könnte der neue Akku den Durchbruch bedeuten, ließe sich doch sowohl ihre Reichweite um ein Vielfaches verlängern als auch der bisher langwierige Ladevorgang drastisch verkürzen. Dafür müssten die Forscher allerdings erst einmal eine ausreichend große Batterie entwickeln. Dem Einsatz in Smartphones und Co. hingegen dürfte wenig im Wege stehen.

PLAYER.de meint:
War man mit einem Akkustand von 15 Prozent im Handy-Zeitalter noch locker einen Tag lang erreichbar, quittiert ein heutiges Smartphone schon nach wenigen Stunden seinen Dienst. Leider bemühen sich nur wenige Hersteller, dieses Problem zu beheben. Da kommt die Entwicklung der Universität von Illinois in Urbana-Champaign wie gerufen! Mit der neuen Lithium-Ionen-Batterie wären eine Bereitschaftszeit von mehreren Wochen bei Smartphones oder das tagelange Arbeiten am Notebook jenseits der Steckdose kein Problem, zumal sich der Energiespender innerhalb weniger Sekunden aufladen lässt – bleibt also nur die Hoffnung, dass der revolutionäre Akku bald in die Serienproduktion geht.