Von Samsung befinden sich offenbar viele gefälschte Akkus im Umlauf. Dem Unternehmen ist das gar nicht recht.

© Gregor Gruber

Science
07/22/2019

Besser und billiger: Start-up erfindet Lithium-Ionen-Akku neu

Die Akkus aus alten Silizium-Wafern sollen deutlich länger durchhalten sowie eine höhere Energiedichte und Sicherheit bieten.

Ein US-kanadisches Start-up hat eine neue Technologie präsentiert, die die Lebensdauer und Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus wesentlich erhöhen und zugleich die Produktionskosten senken soll. Die Powerchip genannte Technologie wurde von XNRGI entwickelt, unter anderem mit Fördermitteln des US-Energieministeriums. Dazu greift man auf gewöhnliche Wafer aus der Halbleiter-Produktion zurück. Diese werden mit bis zu 160 Millionen mikroskopisch kleinen Löchern versehen, um eine Waffel-ähnliche Struktur zu erzeugen. Eine Seite wird mit einer nichtleitenden Beschichtung versehen, die andere wird mit einem leitenden Metall beschichtet.

„Jedes dieser kleinen Löcher ist im Grunde genommen eine winzig kleine Batterie“, beschreibt XNRGI-CEO Chris D’Couto das Verfahren. „Wenn eine davon individuell ausfällt, hat das keine Auswirkungen auf den Rest. Diese Architektur macht den Akku komplett sicher und verhindert thermisches Durchgehen und Explosionen.“ Die größere Oberfläche der Anoden bewirkt auch eine deutlich gesteigerte Ladegeschwindigkeit. D’Couto zufolge soll der Akku binnen 15 Minuten vom Leerzustand auf 80 Prozent geladen werden.

Deutlich mehr Reichweite für E-Autos

Laut dem Unternehmen soll der XNRGI-Akku auch eine drei bis fünf Mal so lange Lebensdauer aufweisen wie ein herkömmlicher Lithium-Ionen-Akku. Das soll durch stark verringertes Dendritenwachstum erreicht werden. Dendriten sind elektrochemische Ablagerungen, die sich an der Oberfläche der Anode bilden. Diese können die Funktion des Akkus beeinträchtigen und sogar zu Kurzschlüssen führen. Da die Oberfläche der Silizium-Wafer mit einer nichtleitenden Beschichtung überzogen wurde, wird aber die Bildung der Dendrite erheblich verzögert. Auch das Recycling sei deutlich einfacher möglich. „Am Ende der Lebensdauer bringt man die Wafer zurück, reinigt sie und sammelt das Lithium und andere Materialien ein.“

Insbesondere die Auto-Branche soll von der Entwicklung profitieren. Laut den Entwicklern könne die Reichweite von E-Autos mit der Technologie um bis zu 280 Prozent gesteigert werden. So könnte theoretisch ein Fahrzeug mit 400 Kilometer Reichweite mit einer Akkuladung bis zu 1120 Kilometer weit fahren. Im Zuge der Entwicklung habe man bereits „mehr als 600 funktionierende Prototypen (8 Milliarden Mikro-Akkus) für eine breite Auswahl an Kunden“ gebaut.

Bereits ab 2020 im Einsatz

Das Unternehmen arbeitet nach eigenen Angaben bereits mit mehreren Unternehmen in verschiedenen Branchen zusammen. Vom „kleinen Hersteller von Consumer-Elektronik bis hin zu Autoherstellern und Stromnetz-Anbietern“ sei alles dabei. In den nächsten zwei bis fünf Jahren soll die Technologie erstmals breite Anwendung finden, bis dahin wolle man weiterhin testen. „Wir erwarten, dass 2020 unsere Akkus in Mobilitätsprodukten wie Motorrädern, Scootern, Drohnen, Robotern und mehr Anwendung finden werden“, so D’Couto. „In Elektroautos wird es vermutlich, in eingeschränkter Stückzahl, ab 2022 oder 2023 soweit sein, breite Anwendung wird es erst 2024 finden.“ Das sei auch auf die anspruchsvollen Testverfahren der Automobil-Branche zurückzuführen.