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16.01.2008

Forscher der Stanford-Universität sprechen von "Revolution"

Forschung: Laptop-Akkus mit 40 Stunden Laufzeit

Yasmin Kötter

Forscher der amerikanischen Stanford-Universität haben eine Entdeckung gemacht, mit der Laptop-Akkus statt vier Stunden wie bisher bald 40 Stunden halten könnten. Die aufladbaren Lithium-Ionen-Akkus enthalten zusätzlich Silizium und können dadurch um das Zehnfache mehr Ladung speichern.

Entwickelt wurden die neuen Akkus vom Assistenz-Professor Yi Cui und einigen Kollegen im Bereich Material- und Ingenieurwissenschaften an der Stanford-Universität. Cui zu der gemeinsamen Forschungsarbeit: "Das ist keine kleine Verbesserung, das ist eine revolutionäre Entwicklung." Und die ist folgende: Die Forscher haben einen Weg gefunden, Siliziumdrähte so in aufladbaren Lithium-Ionen-Akkus einzusetzen, dass diese bis auf das Zehnfache mehr aufgeladen werden können. Lithium-Ionen-Akkus kommen derzeit in Laptops, Handys, iPods oder Digitalkameras zum Einsatz.

In der Zeitschrift "Nature Nanotechnologie" veröffentlichten Cui und die restlichen Forscher eine Dokumentation zur ihrer Forschungsarbeit. Dort erläutert Ciu, dass die Leistungssteigerung der Akkus durch den Einsatz von Siliziumdrähten als Bestandteil der Anode erreicht wird. Laut Dokumentation haben Silizium-Anoden theoretisch die höchste Lade-Kapazität und eignen sich dadurch eigentlich sehr gut für Akkus. Dieser Umstand ist schon seit langem bekannt. Allerdings hat das Material Eigenschaften, die es für den Einsatz unbrauchbar machen: Silizium dehnt sich aus, wenn es geladen wird und schrumpft bei Gebrauch wieder zusammen. Dieser Kreislauf sorgt für eine langsame Pulverisierung des Siliziums und damit wird die Lebensdauer des Akkus deutlich verringert.

Das Geheimnis des neuen Akkus: Das Silizium wird nicht als Film oder als einzelne Partikel in den Lithium-Ionen-Akku eingebracht, sondern in Form von Drähten. In dieser Form kann sich das Silizium ausdehnen und zusammenziehen, ohne Schaden zu nehmen.

Dieses bekannte Problem haben Cui und seine Kollegen umgangen, indem sie eine neue Art von Silizium-Anode entwickelt haben. In dieser Anode ist das Lithium des Akkus in unzähligen winzigen Silizum-Drähten eingefasst. Jeder dieser Drähte ist etwa so klein wie ein Tausendstel der Dicke eines Blatt Papiers. Die Drähte dehnen sich bis auf das Vielfache ihrere Größe aus, wenn sie das Lithium aufnehmen, aber sie brechen dadurch nicht. Durch die Anordnung und die Formung zu Drähten kann sich das Silizium ausdehnen und wieder zusammenziehen, ohne dadurch die Struktur zu zerstören.

Bislang gebe es allerdings noch ein paar Hürden zu überwinden, bis die Technologie marktreif sei, so Cui. Derzeit werden die möglichen Kosten berechnet. Cui hat das Patent auf die Technologie angemeldet und denkt über die Gründung einer Firma oder zumindest Vereinbarungen mit Akku-Herstellern nach. Wann die ersten kommerziell produzierten Akkus mit zehnfacher Lebensdauer auf dem offenen Markt zu erwarten sind, ist daher unklar. Cui sprach in diesem Zusammenhang von "mehreren Jahren".

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News Flash, am 04.12.2008 20:37

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