Der Akku aus Stanford lässt sich verbiegen, hält Tausende Zyklen und ist in nur einer Minute aufgeladen.
Chemiker der US-Eliteuniversität Stanford haben einen Durchbruch in der Akku-Forschung erzielt. Sie zeigen in einem eben veröffentlichten Forschungsbericht erstmals einen Akku, der diverse, bislang als unvereinbar geltende Eigenschaften vereint. Der Stromspeicher auf Basis von Aluminium und einer Elektrolytflüssigkeit ist deutlich langlebiger als die bislang gängigen Akkus auf Lithium-Basis und lässt sich zudem um ein Vielfaches schneller laden.
Zudem ist er flexibel form- und verbiegbar und relativ billig herzustellen. Sollten die Akkus auch in Tests unabhängiger Forscher bestehen, könnte den Stanford-Wissenschaftlern eine echte Sensation gelungen sein. Diverse Forschergruppen in aller Welt arbeiten daran, Lithium als Anodenmaterial in Akkus zu ersetzen, denn aktuelle Lithium-Ionenakkus haben eine relativ geringe Lebensdauer von nur etwa 1.000 Ladezyklen und neigen bei Überlastung, falscher Ladespannung oder mechanischer Beschädigung zur Selbstentzündung oder Explosion.
Forscher aus Singapur hatten vergangenes Jahr Titanoxid-Nanoröhrchen als Akkumaterial entdeckt, doch Aluminium als Alternative ist sowohl billiger als auch breiter verfügbar als Titan. Aluminium-Luft-Akkus sind bereits seit einiger Zeit im Handel – doch die gängige luftgefüllte Version ist nur einmal verwendbar, danach ist die Aluminium-Anode korrodiert und muss ersetzt werden. Prototypen konkurrierender Forschergruppen auf Elektrolytbasis sind normalerweise nach 100 Zyklen erschöpft.
7.500 Ladezyklen
Hongjie Dai, Chemieprofessor in Stanford, und seinen Kollegen gelang ein Durchbruch, als sie gewöhnliches Graphit mit einer neuartigen Oberflächenstruktur versahen und es als Kathode der Aluminium-Anode entgegenstellten. Die Forscher zeigen in einem Video ihren Akku-Prototypen und demonstrieren: Das mit Salzlösung gefüllte Akku-Polymer-Folienpaket ist bereits leistungsfähig genug, um eine LED zu betreiben. Es ist völlig flexibel und könnte somit als Stromspeicher für eine neue Generation flexibler Smartphones dienen.
Zudem beträgt die Ladezeit für ein komplettes Wiederaufladen eines Aluminium-Akkus aktuell nur eine Minute, und der Prototyp hat 7.500 Ladezyklen überstanden, ohne dass seine Kapazität merklich gelitten hätte. Bei mechanischer Beschädigung oder direktem Kontakt mit Luftsauerstoff geht der Testakku nicht in Flammen auf, sondern läuft lediglich aus.
All diese Eigenschaften könnten Aluminium-Ionen-Akkus künftig für den Einsatz in mobilen Geräten und Elektroautos prädestinieren. Allein, bislang ist die erreichte Energiedichte noch nicht hoch genug: Bislang halten die Testprototypen gerade einmal eine Spannung von zwei Volt – etwas mehr als eine einzige handelsübliche 1,5-Volt-AA-Batterie. Doch Forscher Dai ist zuversichtlich, dass er durch weitere Variationen der Graphit-Kathode die Energiedichte deutlich steigern kann. Schon in wenigen Jahren könnten Aluminium-Akkus Milliarden Mobilgeräte auf der Welt mit Strom versorgen, hoffen die Stanford-Forscher.
Der Artikel erschien zuerst in Die Welt.