Uni Kiel stellt Siliziumakku mit zehnfacher Kapazität gegenüber heutiger Lithium-Ionen-Technik auf der Hannover Messe vor

02.05.18 Aktuelles, Energie & Nachhaltigkeit

Ein Forschungsteam vom Institut für Materialwirtschaft der Christian-Albrechts-Universität Kiel (CAU) hat erstmals einen Akku auf Siliziumbasis gebaut. Mit seiner riesigen Speicherkapazität hat Silizium entschieden Vorteile gegenüber heutiger Lithium-Ionen-Technik. Einige Vorteile der Siliziumakkus sind längere Laufzeiten, größere Reichweiten und kürzere Ladevorgänge. Damit sollen Elektroautos der Zukunft länger fahren und Hörgeräte weiter miniaturisiert werden können als heute.

Die neue Technik verwendet Anoden aus 100 Prozent Silizium, die weit effizienter sind als heutzutage verwendete Materialien. Laut Dr. Sandra Hansen ist, „Silizium theoretisch ein ideales Anodenmaterial, weil es viel mehr Energie speichern kann als etwa Graphit“. Ein weiterer Vorteil des Halbmetalls ist seine quasi unbegrenzte Verfügbarkeit, weil es das zweithäufigste Element der Erde ist.

Die schwierigste Herausforderung, dass die Forscher zu überwinden hatten, bestand in der hohen Empfindlichkeit des Materials, die die Lebensdauer der Siliziumanoden einschränkte. Durch seine hohe Energiedichte nimmt Silizium auch besonders viele Lithiumionen auf und kann sich dadurch um bis zu 400 Prozent ausdehnen und würde auf Dauer zerbrechen.

An Silizium als Material für Batterien wird am Kieler Institut für Materialwissenschaft seit fast 30 Jahren geforscht. Das Institut arbeitet mit der RENA Technologies GmbH zusammen, die Silizium-Erfahrungen aus der Solartechnik haben um Anoden aus 100% Silizium für Akkus herzustellen. Das aktuelle Forschungsprojekt läuft allerdings erst seit einem Dreiviertel-Jahr. Ziel des Projektes ist es, eine leistungsfähige Siliziumbatterie zu entwickeln sowie ein Konzept zu kostengünstigen, industriellen Herstellung auszuarbeiten.

„Die Kooperation von CAU und RENA vereint die jahrzehntelangen Erfahrungen der Grundlagenforschung höchst effizient mit der industriellen Prozess- und Anlagenentwicklungs-Expertise“, betont Dr. Holger H. Kühnlein, Senior Vice President Technology der RENA Technologies GmbH. „So bekommen wir Erkenntnisse aus der universitären Grundlagenforschung schnellstmöglich in die industrielle Anwendung“, ergänzt Professor Rainer Adelung, Leiter der Arbeitsgruppe Funktionale Nanomaterialien an der CAU, in der viele der bisherigen Erkenntnisse zu Silizium gewonnen wurden.