Minutenschnell ladende Akkus dank Porphyrinen

Lithium-Ionen-Akkus speichern sehr viel Energie. Ihr Nachteil: Es dauert Stunden, bis sie aufgeladen sind. Die Kapazität von Superkondensatoren ist weitaus geringer. Dafür sind sie, einmal entleert, innerhalb von Sekunden wieder voll.

Forscher am Helmholtz-Institut Ulm, das sich auf elektrochemische Stromspeicher spezialisiert hat, präsentiert jetzt ein System, das beide Vorzüge vereint. Das liegt an neuartigen Elektroden, also an den Teilen des Akkus, in denen Lithiumionen gespeichert werden.

Tausende Zyklen sind möglich

Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe um Professor Maximilian Fichtner und Professor Mario Ruben vom Institut für Nanotechnologie des Karlsruher Instituts für Technologie hat eine Elektrode aus Kupferporphyrin entwickelt, das sie um einige funktionelle Gruppen bereicherten. Diese führen beim ersten Beladungsvorgang in der Batteriezelle eine strukturelle und elektrisch leitende Vernetzung des Materials herbei. Dadurch wird die Struktur der Elektrode in hohem Maße stabilisiert und mehrere tausende Lade- und Entladezyklen wurden möglich.

So schnell wie ein Superkondensator

Mit diesem Material wurden im Labor Speicherkapazitäten von 130 bis 170 Milli-Amperestunden pro Gramm (mAh/g) gemessen – bei einer mittleren Spannung von drei Volt. Lithium-Ionen-Akkus kommen auf ähnliche Werte. Anders als diese lässt sich der Ulmer Speicher allerdings innerhalb von wenigen Minuten aufladen. Die Forscher glauben jedoch, dass sich die Speicherkapazität um 100 mAh/g steigern lässt. Und dass der Akku sich auch mit dem wesentlich häufigeren Element Natrium begnügen wird. „Die Speichereigenschaften sind außergewöhnlich, weil das Material eine Speicherkapazität wie eine Batterie besitzt – aber so schnell arbeitet wie ein Superkondensator“, so Fichtner.

„Porphyrine kommen in der Natur sehr häufig vor“, sagt der Ulmer Forscher. „Sie bilden das Grundgerüst des Blattgrüns (Chlorophyll), des Blutfarbstoffs von Menschen und Tieren (Hämoglobin) und von Vitamin B12.“ Porphyrine werden bereits in der blauen Farbe von Laserdruckern und in Autolacken genutzt.

Quelle: hiu-batteries.de

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