Kupfer-Zinn für langlebige Lithium-Ionen-Akkus

Extrem dünner Spezialfilm der University of Central Florida schützt die Anode vor dem Zerfall. [...]

Professor Yang bei der Arbeit mit Akkus der Zukunft im Labor (c) ucf.edu
Professor Yang bei der Arbeit mit Akkus der Zukunft im Labor (c) ucf.edu

Forscher der University of Central Florida (UCF) beschichten die Anoden von Lithium-Ionen-Batterien mit einer Zinn-Kupfer-Legierung und wirken somit dem Kapazitätsverlust der Akkus entgegen. „Unsere Arbeit hat gezeigt, dass sich die Abbaurate der Anode durch die neuartige Beschichtung im Vergleich zu einer Anode aus reinem Zinn um mehr als 1.000 Prozent reduzieren lässt“, so Assistenzprofessor Yang Yang, der beim NanoScience Technology Center der UCF arbeitet.

Kapazitätsverfall stark verringert

Bei der Stromentnahme fließen Elektronen von der Anode über den Verbraucher, etwa den Elektromotor eines Autos, zur Kathode. Die Ionen, die zur Anode fließen (beim Entladen) und zur Kathode zurückkehren (beim Aufladen) sorgen dafür, dass die Anode aus Zinn mit der Zeit zerstört wird. Die neue Beschichtung stabilisiert sie, sodass die Kapazität des Stromspeichers pro Zyklus um nur 0,03 Prozent abnimmt. Die plastische Verformung der Anode, die zu raschem Kapazitätsabfall führt, ist damit gestoppt.

Selbst Knopfzellen, die beispielsweise Taschenrechner mit Strom versorgen, könnten mit der neuen Beschichtungstechnik langlebiger werden. Yang beschreibt sein Verfahren in „Advanced Materials“. Der Schutzfilm für die Anode ist extrem dünn. Er wird durch ein Verfahren namens Sputtern aufgebracht. Bei dieser Kathodenzerstäubung wird ein Festkörper aus Kupfer und Zinn mit energiereichen Ionen beschossen. Sie lösen Atome aus dem Festkörper, die in Gas übergehen. Dieses legt sich auf das Zielobjekt, in dem Fall die Anode.


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