Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus stoßen zunehmend an Leistungsgrenzen. Freddy Kleitz von der Fakultät für Chemie der Universität Wien hat mit internationalen WissenschafterInnen ein neues nanostrukturiertes Material für die Anode von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt, das den Batterien mehr Leistung und Lebensdauer bringt. Das Material auf Basis eines halbporösen Mischmetalloxids in Kombination mit Graphen könnte einen Ansatz bieten, um Batterien in Großgeräten wie Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen besser nutzen zu können. Die Arbeit wird aktuell als Titelgeschichte der aktuellen Ausgabe von „Advanced Energy Materials“ veröffentlicht.
Eine hohe Energiedichte, eine hohe Anzahl an Ladezyklen und keinen Memory-Effekt: Lithium-Ionen-Akkus sind die am weitesten verbreiteten Energiespeicher für mobile Geräte sowie Hoffnungsträger für die Elektromobilität. Die Forschung sucht nach neuen Typen von aktivem Eletrodenmaterial, um die Batterien noch leistungsfähiger, langlebiger und damit auch besser nutzbar für Großgeräte zu machen. „Nanostrukturiertes Material für Lithium-Ionen-Akkus kann hier einen erfolgreichen Weg vorgeben“, sagt Freddy Kleitz vom Institut für Anorganische Chemie, der gemeinsam mit Claudio Gerbaldi, Leiter der Gruppe für Angewandte Material- und Elektrochemie am Politecnico di Torino (Italien), Erstautor der Studie ist.
Die von den zwei Forschern und ihren Teams entwickelte neue nanostrukturierte 2D/3D-Verbindung aus Mischmetalloxiden und Graphen steigerte deutlich die elektrochemische Leistung der Akkus: „Die Batteriekapazität war mit bis zu über 3.000 reversiblen Ladezyklen, sogar bei sehr hohen Strombelastungen von bis zu 1.280 Milliampere, bespiellos“, so Institutsvorstand Kleitz. Heutige Lithium-Ionen-Akkus verlieren nach etwa 1.000 Ladezyklen an Leistungsfähigkeit.
