Forschung

Akku-Prototyp lädt blitzschnell

Die modernen Smartphones sind mit ihren Hoch­leitungs­prozessoren echte Stromfresser. Daher gehört das regelmäßige Akku-Laden für viele Nutzer zum mobilen Alltag. Ein neuer Prototyp setzt jetzt neue Maßstäbe in Punkto Lade-Schnelligkeit.
Von dpa / Daniel Rottinger

Akku-Prototyp lädt blitzschnell Der Akku-Prototyp entzündet sich auch beim Durchbohren nicht.
Bild: Screenshot/YouTube
Smartphones sind nützliche Begleiter in allen Lebenslagen, die allerdings allzu oft die Steckdose sehen wollen. Dank neuer Forschungserkenntnisse aus den USA könnten lange Akku-Ladezeiten jedoch schon bald der Vergangenheit angehören.

Forscher der Stanford University haben einen Akku mit Aluminium-Ionen entwickelt, der sich blitzschnell wieder aufladen lässt. Das Laden des Alu-Akkus dauert den Wissenschaftlern zufolge etwa nur eine Minute. Akku-Prototyp lädt blitzschnell Der Akku-Prototyp entzündet sich auch beim Durchbohren nicht.
Bild: Screenshot/YouTube

Lange Lebensdauer

Außerdem soll der Energiespeicher im Gegensatz zu den verbreiteten Batterien mit Lithium-Ionen leicht, flexibel sowie günstig herstellbar sein und eine längere Lebensdauer haben. Die Forscher sprechen von mehr als 7 500 Ladezyklen ohne Kapazitätsverlust. Bei Lithium-Ionen-Akkus ist dagegen oft schon nach einigen hundert Zyklen das Lebensende erreicht.

Zudem sollen Aluminium-Ionen-Akkus sicherer sein. Wenn Lithium-Ionen-Akkus zu warm werden - etwa aufgrund eines Kurzschlusses - kommt es zum "thermal runaway", bei dem der Akku sich immer weiter aufheizt, und dabei selbst zerstört. In Akku-Packs, etwa in Laptops oder Flugzeugen, kann das Durchgehen einer Zelle zur Folge haben, dass auch die benachbarten Zellen das Hitzelimit überschreiten und ebenfalls in Rauch aufgehen, bis am Ende der gesamte Akku-Pack zerstört wird. So geschah es beispielsweise zweimal beim Boeing Dreamliner.

Malus: Spannung ist noch zu gering

Allein die Spannung der Alu-Batterien ist für viele Anwendungszwecke noch nicht hoch genug. Die Wissenschaftler trotzen ihrem Akku-Prototypen derzeit zwei Volt ab, die aber schon für Tests mit einem Smartphone reichen. Möglicherweise kann man aber zwei Aluminium-Zellen zu einem Akku-Pack hintereinanderschalten, um ähnliche Spannungen wie bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus zu erreichen. Auch die Energiedichte - die pro Gewichtseinheit gespeicherte Menge an Energie - erreicht noch nicht die kommerzieller Li-Ion-Akkus.

Professor Hongjie Dai zeigt sich allerdings zuversichtlich, dass er durch weitere Variationen der Graphit-Kathode die Energiedichte deutlich steigern kann. In den von der Stanford University gezeigten Aluminium-Graphit-Akkus sollte tatsächlich viel Potenzial stecken: Da Anode (Aluminium) bzw. Kathode (Graphit, bzw. im entladenen Zustand Aluminiumcarbid) als Elemente vorliegen, die beim Laden bzw. Entladen gleich mehrere Elektronen freisetzen bzw. aufnehmen (drei beim Aluminium, vier beim Kohlenstoff) ist grundsätzlich eine hohe Energiedichte zu erwarten.

Das gilt - zum Teil - auch für den Lithium-Schwefel-Akku, an dem derzeit intensiv geforscht wird, und der der Nachfolger der gängigen Lithium-Ionen-Akkus mit Spinell-Kathode werden könnte, wie vor einiger Zeit in einem Editorial beleuchtet wurde.

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