Endlich explosionssicherere Lithium-Ionen-Akkus?

10. April 2008, 12:20
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Bei den herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus gibt es, besonders wenn noch Produktionsfehler eintreten, immer ein kleines Restrisiko, dass es zu Überhitzung und Bränden kommen kann.

Bei den herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus gibt es, besonders wenn noch Produktionsfehler eintreten, immer ein kleines Restrisiko, dass es zu Überhitzung und Bränden kommen kann. Ein Forscherteam der Fraunhofergesellschaft arbeitet nun an einem vielversprechenden Konzept für einen nicht entflammbarem Lithium-Ionen-Akku.
Im Gegensatz zu bislang gebräuchlichen Akkus basiert der neuartige Stromspeicher auf einem festen Elektrolyt und ist aus diesem Grund nicht brennbar. Bei dem Werkstoff, den die Forscher rund um Kai-Christian Möller vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC verwenden, handelt es sich um einen Kunststoff aus der Stoffgruppe der sogenannte Ormocere. Das sind Verbindungen mit Silizium-Sauerstoffketten, die ein anorganisches Gerüst bilden, an dem organische Seitenketten hängen. Den Stromfluss liefern weiterhin Lithium-Ionen.
Lithium-Ionen-Akkus sind als Energielieferanten weit verbreitet und werden in nahezu allen mobilen Geräten wie Handys oder Notebooks eingesetzt. Für die Stromspeicher spricht ihre hohe Energiedichte sowie der fehlende Memory-Effekt, den andere Akkutypen aufweisen. Problematisch erweisen sich die Produkte jedoch bei ihrer Sicherheit. Dieses Problem war der Industrie zwar bekannt, wurde aber hingenommen. Drastisch vor Augen geführt wurde der Öffentlichkeit die Brandgefahr durch eine Serie von Akku-Rückrufen namhafter PC-Hersteller, nachdem im Sommer 2006 ein Dell-Notebook in Flammen aufging.
"Das Hauptproblem bei Lithium-Ionen-Akkus ist das Lithium", erklärte damals der Akku-Experte Rolf Zinniker von der ETH Zürich. Lithium sei sehr instabil und reagiere auf Wasser unter Entwicklung von Wasserstoff sehr aggressiv.
Der neue Energiespeicher der Würzburger Forscher hat einen festen, gummiartigen und nicht entflammbaren Kern. "Es ist uns gelungen, die brennbaren organischen Elektrolyte durch ein nicht brennbares, formstabiles Polymer zu ersetzen", sagt Möller gegenüber 'pressetext'. "Dadurch verbessert sich die Sicherheit der Lithium-Ionen-Akkus erheblich. Zudem kann der Elektrolyt durch seine feste Substanz nicht auslaufen."
Die grosse Herausforderung für das verwendete Polymer ist, dass die Lithiumionen gut leiten, die dem Handy und dem PDA den Strom liefern. "Üblicherweise sinkt die Leitfähigkeit eines Polymers, je fester es ist. Wir hatten jedoch viele Parameter, an denen wir drehen konnten."
Auf der Hannover-Messe präsentieren die Forscher den ersten Prototypen ihrer Akkuentwicklung der Öffentlichkeit. Bis das Produkt jedoch tatsächlich in Handys, PDAs, Laptops oder Akkubohrmaschinen zum Einsatz kommen wird, werden noch einige Jahre vergehen, räumen die Forscher ein. Derzeit müsse insbesondere die Leitfähigkeit des Energiespeichers noch verbessert werden. In etwa fünf Jahren werde die Leistung der neuen Akkutechnologie jedoch aktuellen Produkten ebenbürtig sein, sagt Möller. "Man kann dann ebenso lange mit dem Handy telefonieren wie dies derzeit möglich ist", meint der Wissenschaftler abschliessend. (pte/hjm)

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