Neuer Elektrolyt verspricht bessere Akkus

Molekülstruktur: Dieser Elektrolyt macht den Unterschied.

Bild: Yamada et al.

Eine kleine Änderung im chemischen Aufbau ermöglicht deutlich bessere Lithium-Ionen-Akkus, so Forscher der University of Tokyo. Sie haben das gängige, leicht entflammbare Lösungsmittel im Elektrolyt durch eine andere Substanz ersetzt, die nicht brandgefährlich ist. Zudem steigt damit auch die maximale Spannung, die der Akku aushält, sodass er auch mehr Energie speichern kann. Das bedeutet eine längere Laufzeit für Gadgets oder eine größere Reichweite von Elektroautos.

Elektrolyt entscheidend

"Die Spannung eines Akkus wird vom Elektrolyt-Material begrenzt", erklärt Atsuo Yamada, Professor an der technischen Fakultät der University of Tokyo. Eben diese maximale Spannung entscheidet, wie viel Strom ein Akku speichern kann. Doch gab es in diesem Bereich lange wenig Bewegung. "Das Elektrolyt-Lösungsmittel in Lithium-Ionen-Akkus ist heute das gleiche wie beim Markteintritt in den frühen 1990er-Jahren", so Yamada. Dabei ist das übliche Lösungsmittel Ethylencarbonat (EC) auch noch leicht entflammbar, also ein Grund für das Brandrisiko bei handelsüblichen Akkus.

Yamadas Team setzt daher auf ein neues Lösungsmittel, ein fluoriniertes zyklisches Phosphat. Während EC bei einer Spannung über 4,3 Volt instabil wird, hält die neue Alternative bis zu 4,9 Volt aus. Bei einem ansonsten gleich gebauten, gleich großen Akku ermöglicht alleine das, länger ohne Nachladen auszukommen. Dies ist ein Vorteil in allen Anwendungen und insbesondere im Bereich Elektromobilität. Das fluorinierte zyklische Phosphat ist zudem nicht entflammbar, was mehr Sicherheit - also keine explodierenden Handy-Akkus mehr - verspricht.

Theorie wird praktisch

"Wir sind stolz auf diese Entwicklung und ihre Effektivität kam etwas überraschend", sagt Yamada. Denn die Art, wie das Team auf das neue Lösungsmittel gekommen ist, sei ebenfalls neu gewesen. "Elektrolytforschung ist meist eher Versuch und Irrtum, mit leichten Veränderungen an der Chemie, die selten etwas bringen", erklärt er. Der aktuelle Zugang dagegen beruhte auf einem theoretischen Verständnis relevanter Molekülstrukturen. "Wir haben die sicheren Hochspannungs-Eigenschaften vorhergesagt, bevor wir sie experimentell nachweisen konnten. Wir waren wirklich angenehm überrascht."

Quelle: www.pressetext.com/Thomas Pichler