Neue Entwicklung soll Lithium-Ionen-Akkus zehn Mal leistungsfähiger machen

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lithium-ionen-akkus-zehn-mal-leistungsfaehigerIn dem Technikland Japan wird schon seit längerer Zeit an der Entwicklung leistungsfähiger Akkus gearbeitet. Nun kündigt Japan eine Revolution in der Akkuherstellung an. Insbesondere Elektroautos sollen hiervon profitieren und sogar eine Reichweite von bis zu 600 km erreichen. Mit neuartigen Materialien haben die japanischen Ingenieure die bisher millionenfach genutzten Lithium-Ion-Akkus mit zusätzlichen Eigenschaften versehen und gleichzeitig die Produktionskosten deutlich gesenkt.

Shin-Etsu Chemical und Sekisui liefern neue Legierungen aus Silizium

Die beiden Unternehmen Shin-Etsu Chemical und Sekisui haben unabhängig voneinander neue Legierungen aus Silizium für die Anoden in Akkus entwickelt. Bisher werden hauptsächlich Kohlenstoffmaterialien für die Herstellung von Anoden in Akkus benutzt. Sie sind nach wie vor neben der Katode zentral für die Funktion eines Akkus wichtig. Silizium ist zwar wesentlich teurer als Kohlenstoff, verspricht aber eine höhere Energiedichte.

Die japanische Firma Shin-Etsu ist momentan als weltgrößter Hersteller von Silizium-Wafern bekannt, die auch bei der Chip-Produktion genutzt werden. Dieses Wissen wird das Unternehmen jetzt auch für die Akkuentwicklung einsetzen. Bisher wurden jedoch noch keine Details veröffentlicht. Dennoch geht man davon aus, dass die umgebauten Batterien etwa zehnmal so viel Energie speichern können wie die heutigen Standardzellen. Dies berichtete die japanische Zeitung Nikkei im August 2013. Jedoch wird die Massenproduktion erst in den nächsten drei bis vier Jahren möglich sein. Die ersten Testakkus sollen im Sommer 2015 vorliegen.

Bei der Sekisui Chemical handelt es sich um einen bekannten Plastikspezialisten, der ebenfalls erfolgreich ein Siliziumgemisch für Batterieanoden einsetzt. Mithilfe einer speziellen Legierung soll die Haltbarkeit von Silizium als Anode wesentlich verlängert werden. Das chinesische Unternehmen entwickelt zeitgleich ein neues leitfähiges und festes Gel, welches sich in einem Beschichtungsverfahren auftragen lässt. Hierdurch würde der teure und aufwändige Vorgang, Gel im Vakuum in eine Batterie zu füllen, entfallen. Zudem lassen sich hierdurch die Akkus wenigstens zehnmal schneller als bisher fertigen.

Die neuen Akkus bieten eine dreifache Kapazität und verringern gleichzeitig die Kosten je Kilowattstunde um 60% auf umgerechnet 215 €. Würden diese neuen Batterien marktreif werden, könnte die Reichweite von Elektroautos um das 2- bis 3-Fache gesteigert werden. Somit würden Reichweiten bis zu 600 km möglich. Als Schlussfolgerung bleibt festzustellen, dass hierdurch Elektrofahrzeuge nicht wesentlich teurer würden als Autos mit Verbrennungsmotor. Die Arbeiten an den neuen Akkumulatoren sind bereits weit über das Laborstadium hinaus geschritten. Die ersten Testprodukte sollen im Sommer 2014 an japanische und ausländische Hersteller weitergegeben werden. Man rechnet damit, dass die Massenproduktion 2015 beginnen kann. Elektroautos konnten sich am Markt bisher nicht durchsetzen, weil ihre Reichweite von ungefähr 200 km als zu gering galt und auch die Batteriekosten den Endpreis stark nach oben trieben. Heute kostet ein Batterieset für ein Elektroauto umgerechnet 15.000 €.

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Es bleiben jedoch nach wie vor Zweifel bestehen

Vor zu viel Euphorie warnte das japanische Brokerhaus Nomura, da eventuell das hohe Niveau nicht gehalten werden kann. Durch eine Verdreifachung der Energiedichte durch die neuen Anoden-Materialien muss es nicht zu einer Verdreifachung der Lithium-Batterie-Kapazität kommen. Hierbei kommt es auch auf ähnliche Entwicklungssprünge bei den übrigen Elektrolyt-Materialien und den Kathoden an. Jedoch besticht die neue Batterie von Sekisui Chemical durch ihre einzigartige Bauweise. So kann sie sogar bis zu 2 m lang werden, 30 cm breit sein und eine Dicke von nur 5 mm aufweisen. Es handelt sich somit um eine sehr flexible Batterie.

Es würden vielfältige Verwendungsmöglichkeiten geben, da der filmartige Aufbau um bis zu zwei Drittel Platz einsparen kann und ein geringes Gewicht zur Folge hat. Mit einem speziellen Zuschnitt könnten diese Batterien in Autos, in Wohnhäusern oder in anderen Elektrogeräten eingebaut werden. Der eigentliche Prototyp für diese Filmbatterie beruht auf der Kooperation mit der staatlichen Forschungsbehörde New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). Sie erreicht eine Kapazität von 900 Wh/l. Jedoch ist dies nur ein Drittel dessen, was dem heutigen Standardakku entspricht. Unabhängig davon handelt es sich sehr wohl um einen Durchbruch, wenn man von den gesenkten Produktionskosten ausgeht.

Bildquelle: © Ralf Wittig / pixelio – www.pixelio.de

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