Wissenschafter auf der ganzen Welt haben sich ein Rennen bei der Entwicklung neuer Akkus geliefert. Die Nachfrage ist groß: Immer mehr Handheld-Geräte und Elektroautos verlangen nach besseren Speichermedien. In dem Fachjournal Nature Nanotechnology haben Forscher der US-Eliteuniversität Stanford berichtet, einen Akku mit einer Anode aus reinen Lithium entwickelt zu haben. Lithium hat eine hohe Energiedichte und ist auch noch leicht. Das Material gilt deshalb auch als heiliger Gral der Akkutechnik, sagt der Projektleiter Yi Ciu.
Kleiner, leichter, leistungsstärker
Ein Akku besteht aus drei Basiselementen: Ein Elektrolyt, das Elektronen bereitstellt, eine Anode zur Entladung und eine Kathode zur Aufnahme der Elektronen. Wir nennen die gängigen Akkus zwar oft Lithium-Akkus, diese Bezeichnung ist aber ungenau, vielmehr handelt es sich um Lithium-Ionen-Akkus. Das Lithium ist in der Elektrode, die Anoden sind bislang meistens aus Silizium oder Graphit. Eine Anode aus reinem Lithium würde Akkus mit einer deutlich höheren Effizienz und geringer Größe und Gewicht bedeuten.
Auch das Finden dieses heiligen Grals ist eine Geschichte jahrelangen Scheiterns. Denn Lithium hat die Eigenschaft Verästelungen zu bilden. Diese sogenannten Dendriten führen zu einer beschleunigten Selbstentladung des Akkus und können auch einen Kurzschluss herbeiführen. Diese Gefahr ist bei dem sehr reaktiven Lithium verstärkt gegeben.
Eine Frage der Beschichtung
Zur Lösung des Problems haben die Wissenschafter die Lithium-Anode mit einer Schicht überzogen, die sie „Nanosphäre“ nennen. Es handelt sich dabei um Kugeln aus Kohlenstoff, die untereinander zu einer Bienenwaben-artigen Struktur verbunden sind. Diese Schicht ist chemisch stabil und schützt die Anode vor den genannten Effekten. Die Kapazität der Akkus könnte mit dieser Entdeckung um das Vierfache gesteigert werden. Elektroautos mit einer Reichweite bis zu 500 km und einem Verkaufspreis von rund 20.000 Euro sind möglich, hofft Ciu auf steigende Konkurrenz für Verbrennungsmotoren. Und vielleicht geht sich ja auch ein kleiner Akku für Mobiltelefone aus, der länger als einen Tag aushält.
