Akku-Testzelle Was Akkus im Innersten zusammenhält

| Redakteur: Margit Kuther

Mit ihrer Testzelle konnten die Forscher der TUM erstmals exakt nachvollziehen, was im Inneren eines Hochvolt-Akkus passiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Stabilität von Elektroden und Elektrolyten von verschiedenen Faktoren abhängt.

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Akku-Test: Eine Glaskeramik-Membran, die mit Aluminium und Kunststoff beschichtet ist, lässt nur Lithium-Ionen durch. Für alle anderen Bestandteile der Elektrolytflüssigkeit ist sie undurchlässig.
Akku-Test: Eine Glaskeramik-Membran, die mit Aluminium und Kunststoff beschichtet ist, lässt nur Lithium-Ionen durch. Für alle anderen Bestandteile der Elektrolytflüssigkeit ist sie undurchlässig.
(Bild: Monika Weiner / TUM)

Im Kleinen haben sich die wieder aufladbaren Lithium-Ionen-Akkus längst bewährt: Seit Jahren versorgen sie Milliarden portabler Geräte zuverlässig mit Energie.

Auch die Hersteller von Elektroautos und Stromspeichern setzen auf die Lithium-Ionen-Technik. Allerdings wünschen sie sich für diese Hochvolt-Anwendungen neue Elektrodenmaterialien und Elektrolyte, die höhere Spannungen aushalten.

Um die zu testen und zu verbessern, hat Michael Metzger vom Lehrstuhl für Technische Elektrochemie der Technischen Universität München (TUM) eine Batterie-Testzelle entwickelt. Für seine Arbeiten wurde der Forscher unlängst mit dem Evonik Forschungspreis ausgezeichnet.

Energiespeicher sind gefragt wie nie zuvor. Milliarden Mobiltelefone und Tablets brauchen Strom-to-go. Dazu kommen immer mehr Elektroautos. Leistungsfähige Akkus könnten aber auch regenerative Energie speichern, die Windräder und Solarzellen erzeugen, damit man sie an wolkigen und windlosen Tagen wieder ins Netz einspeisen kann.

„Die Hersteller von wieder aufladbaren Batterien setzen vor allem auf die bewährte Lithium-Ionen-Technologie, die schon seit Jahren in mobilen Geräten wie Laptops und Mobiltelefonen eingesetzt wird“, berichtet TUM-Forscher Michael Metzger. „Diese Technik an die Anforderungen der Elektromobilität und der stationären Stromspeicher anzupassen, ist jedoch nicht trivial.“

Akkus für Elektromobilität

Die gängigen Akkus seien für hohe Leistungen nur bedingt geeignet: „Um die Energiedichte zu erhöhen, muss man die Spannung beziehungsweise die Kapazität vergrößern, und da stoßen die traditionellen Elektrodenmaterialien und Elektrolytflüssigkeiten an ihre Grenzen“, ergänzt der Physiker.

Weltweit läuft daher die Forschung auf Hochtouren. Ingenieure experimentieren beispielsweise mit speziellen Elektrodenmaterialien, die statt der bisher maximalen 4,2 bis 4,3 Volt eine Spannung von nahe 5 Volt liefern können.

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