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Chinesische Forscher entwickeln neuen Stromspeicher

Batterie hält auch extremen Minusgraden stand 

Moderne Batterien finden sich mittlerweile überall in unserem Alttag – sei es im Smartphone oder  im Elektroauto. Gemeinsam haben sie alle, dass sie bei Minusgraden an Leistung verlieren.    Chinesische Forscher der Fudan Universität in Shanghai haben hierfür nun eine Lösung in Form  einer wiederaufladbaren Batterie entwickelt, die selbst bei extremen Temperaturen von bis zu  minus 70 Grad noch 70 Prozent der Akku-Leistung bereithält. Nachteil der neuen Batterie ist die  geringe Energiedichte. Mit gängigen Lithium-Ionen-Speichern kann die neue Batterie derzeit noch nicht  mithalten.

Elektrolyte helfen bei Lösung des Problems

Laut mehreren Studien zeigen Lithium-Ionen-Akkus bei minus 40 Grad nur noch etwa 12 Prozent  ihrer Leistung, die sie bei Zimmertemperatur zeigen. Verschiedene Ansätze sind möglich, um die  Leistung bei starken Minugraden zu verbessern. Zum einen können Zusätze im Elektrolyten helfen,  jener Flüssigkeit, in der die elektrisch geladenen Teilchen sich bewegen. Auch die Isolierung und  äußerliche Erwärmung der Lithium-Ionen-Zellen kann zu einer Steigerung der Leistung führen.  Das chinesische Forscherteam suchte zunächst nach einem geeigneten Elektrolyten. Ihre Wahl fiel auf  die organische Substanz Ethylacetat als Basis, da sie erst bei minus 84 Grad Celsius gefriert. In die  Ethylacetat-Lösung gaben die Forscher eine kleine Menge eines Lithiumsalzes, LiTFSI. Es wird beim  Laden in positive und negative Ionen aufgespalten.   Die Forscher kombinierten den Elektrolyten zunächst mit den üblichen Elektroden von Lithium-Ionen- Akkus, doch die Leistung verbesserte sich kaum. Laut den Wissenschaftler ist der Grund daür ein  Effekt namens Interkalation: Dabei werden Ionen zwischen Kristallgittern von Feststoffen eingelagert.  Genau dieser Prozess wird bei tiefen Temperaturen jedoch erschwert. Deshalb verzichteten die  Forscher auf Metallelektroden und setzten auf bestimmte organische Verbindungen.  

Erstmal keine Konkurrenz zu Lithium-Ionen-Akkus


„Im Vergleich zu den Elektroden-Materialien in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die  Übergangsmetalle enthalten, sind organische Materialien reichlich vorhanden, billig und  umweltfreundlich“, so Yongyao Xia, einer der beteiligten Forscher.   Die Forscher schlagen in ihrer Studie vor, eine solche auf organischen Elektroden basierende  wiederaufladbare Batterie als Hilfsenergiequelle zu verwenden. Die organische Batterie könnte  beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie aufwärmen, damit diese in ihrem optimalen  Temperaturbereich arbeiten kann.
Weiterführende Informationen zur Studie finden Sie im Fachmagazin „Joule“
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