{"id":1281,"date":"2021-01-18T16:21:05","date_gmt":"2021-01-18T15:21:05","guid":{"rendered":"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/?p=1281"},"modified":"2021-01-18T16:21:05","modified_gmt":"2021-01-18T15:21:05","slug":"super-akku-innovationen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/super-akku-innovationen\/","title":{"rendered":"Der Super-Akku: Wie weit ist die Revolution der Stromspeicher?"},"content":{"rendered":"<p>Die gro\u00dfe Batterie-Revolution wird schon seit einigen Jahren mit Spannung erwartet. Als ein besonders wichtiger Termin hierzu gilt der j\u00e4hrliche Tesla Battery Day, der Ende September stattfand. In diesem Rahmen k\u00fcndigte Tesla-Chef Elon Musk die <strong>leistungsf\u00e4higsten Batterien aller Zeiten<\/strong> an \u2013 und zwar f\u00fcr Ende 2022. Die Super-Akkus des Typs 4680 sollen einen gesteigerten Energiegehalt erm\u00f6glichen bei kompakterer Bauweise. Daneben soll die Produktion erheblich vereinfacht, weniger Wasser ben\u00f6tigt und <strong>nachhaltigere Rohstoffe<\/strong> eingesetzt werden.<\/p>\n<p>Doch mit diesem Vorhaben ist Tesla nicht allein \u2013 zahlreiche Forscher und Unternehmen weltweit arbeiten an einem neuen Super-Akku, der alle bisher dagewesenen in den Schatten stellt. Welche Gr\u00fcnde es gibt, die <strong>Akku-Revolution voranzutreiben<\/strong>, was die Super-Batterien alles k\u00f6nnen sollen und welche weiteren Ans\u00e4tze verfolgt werden, erfahren Sie im Folgenden.<\/p>\n<figure id=\"attachment_1282\" aria-describedby=\"caption-attachment-1282\" style=\"width: 850px\" class=\"wp-caption alignnone\"><a href=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/super-akku-innovationen.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-1282 size-full\" src=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/super-akku-innovationen.jpg\" alt=\"Eine Reihe verschiedener wiederaufladbarer Batterien mit Aufschriften wie \u201eLonglife Accu\u201c und \u201eActiv Energy\u201c\" width=\"850\" height=\"566\" srcset=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/super-akku-innovationen.jpg 850w, https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/super-akku-innovationen-300x200.jpg 300w, https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/super-akku-innovationen-768x511.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 850px) 100vw, 850px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1282\" class=\"wp-caption-text\"><em>Die technologischen Innovationen h\u00e4ngen an der Leistungsf\u00e4higkeit ihrer Akkus (by Thomas B. @Pixabay).<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<h2><strong>Was muss ein Super-Akku k\u00f6nnen? \u2013 Ziele und Kriterien<\/strong><\/h2>\n<p><strong>Schneller, kleiner, leichter<\/strong> \u2013 dies sind nur drei der unz\u00e4hligen Kriterien, welche die Akkus der neuen Generation zu erf\u00fcllen haben. Je nach Forschungsansatz und je nachdem f\u00fcr welche Branche ein Super-Akku entwickelt wird, werden unterschiedliche Anforderungen gestellt. Dennoch gibt es einige <strong>universelle, \u00fcbergeordnete Ziele<\/strong>, die Forscherteams auf der ganzen Welt mit ihren Projekten erreichen m\u00f6chten. Dazu z\u00e4hlen die folgenden:<\/p>\n<ol>\n<li><strong>H\u00f6here Leistung:<\/strong><br \/>\nVom Smartphone, das maximal einmal pro Monat aufgeladen werden muss, bis hin zu Elektroautos, die tausende Kilometer ohne Unterbrechung zur\u00fccklegen k\u00f6nnen \u2013 die M\u00f6glichkeiten, die sich durch Batterien mit einer h\u00f6heren Energiedichte erg\u00e4ben, scheinen endlos. Sie motivieren Wissenschaftler, immer neue chemische Zusammensetzungen sowie Batteriestrukturen zu testen.<\/li>\n<li><strong>K\u00fcrzere Ladezeit:<\/strong><br \/>\nMobile Ger\u00e4te kommen mittlerweile in allen erdenklichen Bereichen des Alltags zum Einsatz. Dennoch diktiert noch immer die vom Akku ben\u00f6tigte Ladezeit, wie lange beispielsweise ein eigentlich mobiler Akkuschrauber am Ladekabel h\u00e4ngt und tats\u00e4chlich immobil ist. Mit einem Schnelllade-Akku w\u00fcrden derart unproduktive Wartezeiten der Vergangenheit angeh\u00f6ren.<\/li>\n<li><strong>L\u00e4ngere Haltbarkeit:<\/strong><br \/>\nFunktionieren akkubetriebene Ger\u00e4te nicht mehr, liegt das in vielen F\u00e4llen am Akku. Um zu vermeiden, dass es st\u00e4ndig neuer bzw. Ersatz-Akkus bedarf, sollen die neuen Stromspeicher besonders robust und stabil gestaltet werden. Das bedeutet auch, dass eine h\u00f6here Anzahl von Lade- \/ Entladezyklen erm\u00f6glicht werden muss, ohne dass die Leistung stark nachl\u00e4sst.<\/li>\n<li><strong>Geringeres Gewicht:<\/strong><br \/>\nDieses Ziel mag nicht f\u00fcr jedes akkubetriebene Ger\u00e4t bestehen, f\u00fcr Elektrofahrzeuge ist es jedoch h\u00f6chstrelevant. Es gilt: Umso leichter der im Auto verbaute Akku, desto seltener muss das Fahrzeug \u201eelektrisch betankt\u201c werden. Gleichzeitig werden Smartphones, Tablets und Co. immer schlanker, kompakter und leichter. Auch hier w\u00e4chst der Bedarf an weniger schweren Akkus.<\/li>\n<li><strong>Niedrigere Kosten:<\/strong><br \/>\nDie Kosten einer Super-Batterie setzen sich aus den Materialien sowie dem Arbeitsaufwand zusammen. Um gro\u00dfe Ziele, wie den vollst\u00e4ndigen Umstieg auf erneuerbare Energien, zu erreichen, m\u00fcssen die Akkukosten so gering wie m\u00f6glich sein. Andernfalls lie\u00dfe sich mit den Super-Akkus lediglich ein geringer Teil der Gesellschaft erreichen \u2013 Gutverdienende.<\/li>\n<li><strong>Umweltfreundliche Materialien:<\/strong><br \/>\nEin Akku der neuen Generation sollte nachhaltig produzierbar sein und aus umweltfreundlichen, recyclebaren Materialien bestehen. Ebenso von Bedeutung sind die Mengen, in denen bestimmte Rohstoffe f\u00fcr den Super-Akku n\u00f6tig sind.<\/li>\n<\/ol>\n<p>Es zeigt sich \u2013 Ingenieure und Wissenschaftler, die die Batterie revolutionieren m\u00f6chten, stehen vor einer sehr komplexen Aufgabe. Sie finden sich<strong> in einem Spannungsfeld<\/strong>: Wird beispielsweise ein besonders leistungsstarker Akku entwickelt, so ist dieser <strong>oftmals noch recht schwer und teuer<\/strong>. Denn den einen Akku, der alle Kriterien erf\u00fcllt, gibt es (noch) nicht.<\/p>\n<h2><strong>Wer profitiert von den Super-Akkus? \u2013 Branchen im \u00dcberblick<\/strong><\/h2>\n<p>Es steht au\u00dfer Frage, dass Super-Akkus das <strong>allt\u00e4gliche Leben bedeutend ver\u00e4ndern<\/strong> k\u00f6nnten und zahlreiche Vorteile mit sich bringen. Daher investieren auch immer mehr Unternehmen verschiedener Branchen in die Batterieforschung und -entwicklung. Doch welche Sektoren sind es, die am meisten von <strong>Akkus einer neuen Generation<\/strong> profitieren w\u00fcrden?<\/p>\n<h3><strong>Automobilindustrie<\/strong><\/h3>\n<p>F\u00fcr viele gilt die Automobilindustrie als der gr\u00f6\u00dfte Motivator \u2013 schlie\u00dflich lie\u00dfe sich mit einem vollst\u00e4ndigen Umstieg auf Elektromobilit\u00e4t der <strong>Klimawandel aufhalten <\/strong>bzw. verlangsamen. Doch der Durchbruch batteriebetriebener Elektrofahrzeuge kann nur mit einem Super-Akku gelingen, der sich durch mehr Reichweite und eine k\u00fcrzere Ladezeit auszeichnet. Aktuell verf\u00fcgbare E-Autos stellen keine gleichwertige <strong>Alternative zu Verbrenner-Fahrzeugen<\/strong> dar.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/elektroauto-1.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-1292\" src=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/elektroauto-1.png\" alt=\"Ein Elektroauto wird an einer Stromquelle aufgeladen. \" width=\"850\" height=\"601\" srcset=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/elektroauto-1.png 850w, https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/elektroauto-1-300x212.png 300w, https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/elektroauto-1-768x543.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 850px) 100vw, 850px\" \/><\/a><\/p>\n<p><em>Damit der Durchbruch der E-Autos gelingt, darf elektrisches Tanken nicht mehr so viel Zeit in Anspruch nehmen (by Pixaline @Pixabay).<\/em><\/p>\n<h3><strong>Unterhaltungselektronikbranche<\/strong><\/h3>\n<p>Die Produktpalette dieser Branche reicht von Fernsehger\u00e4ten, \u00fcber Stereoanlagen bis hin zu Spielekonsolen. Ausgestattet mit einer WiFi- oder Bluetooth-Funktion lassen sich diese zu jeder Zeit und \u2013 je nach Gr\u00f6\u00dfe \u2013 von \u00fcberall aus, <strong>standortunabh\u00e4ngig nutzen<\/strong>. Die Voraussetzung: <strong>leistungsstarke Akkus<\/strong>, die auch hinsichtlich ihrer Ma\u00dfe und ihres Gewichts zu den immer kompakter gestalteten Unterhaltungsger\u00e4ten passen.<\/p>\n<h3><strong>Energiebranche<\/strong><\/h3>\n<p>Die Energiebranche k\u00f6nnte in vielerlei Hinsicht von Super-Akkus profitieren. Ein Beispiel bez\u00fcglich der Energieversorgung: Mit einer langlebigen Hausbatterie k\u00f6nnten Hausbesitzer <strong>Unabh\u00e4ngigkeit von den gro\u00dfen Stromversorgern<\/strong> erlangen. In Verbindung mit einer Photovoltaikanlage lie\u00dfe sich Strom f\u00fcr das Haus selbst erzeugen, speichern und schlie\u00dflich abrufen, sobald er ben\u00f6tigt wird. N\u00e4here Informationen liefern wir Ihnen in unserem Beitragstext <a href=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/energieeffizient-bauen\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">\u201eEnergieeffizient bauen \u2013 was Sie wissen m\u00fcssen\u201c<\/a>.<\/p>\n<h2><strong>Akku-Revolution \u2013 Innovationen im Bereich der Stromspeicher<\/strong><\/h2>\n<p>Der gesteigerte Bedarf an leistungsstarken Super-Akkus sorgt daf\u00fcr, dass die weltweite Forschung zu neuen Batterietechnologien niemals stillsteht. Nahezu t\u00e4glich werden <strong>neue Verfahren, Materialien und Bauarten<\/strong> vorgestellt, die die Batterie-Revolution herbeif\u00fchren sollen. Einige der vielversprechendsten aktuellen Ans\u00e4tze stellen wir im Folgenden vor.<\/p>\n<figure id=\"attachment_1293\" aria-describedby=\"caption-attachment-1293\" style=\"width: 850px\" class=\"wp-caption alignnone\"><a href=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/kumpan-electric-0ucgsn8K2OU-unsplash-1.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-1293\" src=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/kumpan-electric-0ucgsn8K2OU-unsplash-1.jpg\" alt=\"Beschriftung eines Akku-Packs, Angaben zur Modellnummer, dem Typ sowie der Kapazit\u00e4t\" width=\"850\" height=\"568\" srcset=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/kumpan-electric-0ucgsn8K2OU-unsplash-1.jpg 850w, https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/kumpan-electric-0ucgsn8K2OU-unsplash-1-300x200.jpg 300w, https:\/\/www.akku.net\/magazin\/wp-content\/uploads\/kumpan-electric-0ucgsn8K2OU-unsplash-1-768x513.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 850px) 100vw, 850px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1293\" class=\"wp-caption-text\"><em>Einige der neuen Super-Akkus basieren auf der g\u00e4ngigen Lithium-Ionen-Zellchemie (by Kumpan Electric @Unsplash).<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<h3><strong>Festk\u00f6rperbatterie \u2013 das Ende fl\u00fcssiger Elektrolyten?<\/strong><\/h3>\n<p>Eine der gro\u00dfen Hoffnungstr\u00e4ger auf der Suche nach der bahnbrechenden Technologie ist die <a href=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/e-mobilitaet-feststoffbatterie\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Festk\u00f6rper- bzw. Feststoffbatterie<\/a>. Bereits seit mehreren Jahren verfolgen verschiedene Unternehmen, wie z. B. QuantumScape und Samsung diesen Ansatz \u2013 vor allem die <strong>Automobilindustrie zeigt gro\u00dfes Interesse<\/strong>. Neben VW, BMW und Toyota hat beispielswiese auch die Auto-Allianz Renault-Nissan-Mitsubishi in die Entwicklung der Feststoffbatterie investiert. Im Gegensatz zur bisherigen Lithium-Ionen-Batterie wird f\u00fcr diese kein fl\u00fcssiger, sondern ein <strong>fester Elektrolyt<\/strong> verwendet. Das macht den Akku wesentlich widerstandsf\u00e4higer sowie sicherer und erm\u00f6glicht dar\u00fcber hinaus eine <strong>h\u00f6here Energiedichte<\/strong>. Demnach w\u00fcrden Lithium-Festk\u00f6rperbatterien bei gleicher Gr\u00f6\u00dfe \u00fcber mehr Kapazit\u00e4t verf\u00fcgen.<\/p>\n<p>Weitere Vorteile bestehen hinsichtlich der <strong>Anzahl m\u00f6glicher Ladezyklen<\/strong> sowie der verk\u00fcrzten Dauer des Ladevorgangs. Jedoch stellen sich diesen und vielen weiteren Vorteilen aktuell noch diverse Herausforderungen in den Weg:<\/p>\n<ol>\n<li>Beim Laden der Super-Batterie k\u00f6nnen sich <strong>Atome im Inneren des Lithium-Metalls sammeln<\/strong> und bewirken, dass dieses sich ausdehnt. Der gegenteilige Effekt entsteht beim Entladen: Das Metall schrumpft wieder. Dadurch wird das <strong>Material stark belastet<\/strong> und unter Umst\u00e4nden schnell br\u00fcchig.<\/li>\n<li>Lithium-Ionen m\u00fcssen sich schnell durch den festen Elektrolyten bewegen k\u00f6nnen.<\/li>\n<\/ol>\n<p>Diesen Problemen wird u. a. mit einer <strong>bienenwabenartigen Nano-Architektur<\/strong> begegnet. Die festen Materialien, aus denen die Anode sich zusammensetzt, dienen hierbei als Leiter und Isolatoren. Darauf wird die wabenf\u00f6rmige Struktur aus Nano-R\u00f6hrchen aufgebaut, die die Ionen schneller durch den Elektrolyten flie\u00dfen l\u00e4sst.<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"text-align: center;\" width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\"><strong>Vorteile<\/strong><\/span><\/td>\n<td width=\"302\">\n<p style=\"text-align: center;\"><span style=\"color: #ff0000;\"><strong>Nachteile<\/strong><\/span><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\">+<\/span>\u00a0<strong>Leistung:\u00a0<\/strong>800 Kilometer Akku-Reichweite (E-Auto) \/ 900 Wh pro Liter<\/td>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #ff0000;\">\u2012<\/span>\u00a0<strong>Material:\u00a0<\/strong>wird br\u00fcchig; weiterhin starke Nachfrage nach Lithium<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\">+<\/span>\u00a0<strong>Sicherheit:\u00a0<\/strong>k\u00f6nnen nur schwer in Brand geraten und nicht auslaufen<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\">+<\/span>\u00a0<strong>Gewicht: <\/strong>nur ein Viertel des Gewichts herk\u00f6mmlicher Batterien<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\">+<\/span>\u00a0<strong>Haltbarkeit: <\/strong>bis zu 1.000 Ladezyklen<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Weitere Fakten zu der Feststoffbatterie k\u00f6nnen Sie in unserem Artikel <a href=\"https:\/\/www.akku.net\/magazin\/e-mobilitaet-feststoffbatterie\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">\u201eFeststoffbatterie \u2013 Hype oder Disruption?\u201c<\/a> nachlesen.<\/p>\n<h3><strong>Akkus mit schwarzem Phosphor \u2013 die Mischung macht\u2019s?<\/strong><\/h3>\n<p>Einen weiteren Ansatz bez\u00fcglich leistungsf\u00e4higerer Batterien verfolgen derzeit Ingenieure und Wissenschaftler der University of Science and Technology of China (USTC). F\u00fcr sie steht das <strong>Material der Elektroden<\/strong> im Mittelpunkt. So haben die Forscher erkannt, dass sich durch den Einsatz von schwarzem Phosphor eine deutlich h\u00f6here Speicherdichte f\u00fcr die Batterie ergibt. Zwar waren den Forschern die n\u00fctzlichen Eigenschaften dieses Stoffs bereits zuvor bekannt \u2013 aufgrund unbeabsichtigter <strong>chemischer Reaktionen mit Lithium-Teilchen<\/strong> an der Oberfl\u00e4che lie\u00df sich Phosphor in der Vergangenheit jedoch noch nicht f\u00fcr Batterien verwenden. Dieses <strong>Problem scheint nun gel\u00f6st<\/strong> \u2013 durch die Erg\u00e4nzung von Graphit (15 Prozent).<\/p>\n<p>Der Super-Akku mit Phosphor-Graphit-Mischung als Elektrodenmaterial verspricht, einige der wichtigsten Anforderungen zu erf\u00fcllen: Neben einer l\u00e4ngeren Lebensdauer soll eine deutlich schnellere Ladezeit erreicht werden. Innerhalb von zehn Minuten lie\u00dfe sich der Phosphor-Akku vollst\u00e4ndig aufladen, sodass ein Elektroauto damit bis zu 500 Kilometer weit k\u00e4me.<\/p>\n<p>Den Ingenieuren der USTC zufolge handelt es sich bei schwarzem Phosphor um den \u201aheiligen Gral\u2018 der Batterietechnologie. Fest steht, dass der Super-Akku mit seiner Leistung sowohl Graphen-Batterien als auch <strong>Lithium-Ionen-Akkus \u00fcberholen<\/strong> k\u00f6nnte. Diese gelten aktuell als Branchenstandard \u2013 voraussichtlich auch noch f\u00fcr eine ganze Weile. Es sieht n\u00e4mlich nicht danach aus, dass die Phosphor-Batterie schon bald kommerziell einsetzbar ist. Daf\u00fcr gestaltet sich die <strong>Fertigung noch zu kompliziert<\/strong> und ist zudem \u00e4u\u00dferst kostspielig.<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"text-align: center;\" width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\"><strong>Vorteile<\/strong><\/span><\/td>\n<td style=\"text-align: center;\" width=\"302\"><span style=\"color: #ff0000;\"><strong>Nachteile<\/strong><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\"><strong>+<\/strong><\/span> <strong>Leistung:<\/strong> 500 Kilometer Akku-Reichweite (E-Auto) \/ 350 Wh pro Kilogramm<\/td>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #ff0000;\">\u2012<\/span>\u00a0<strong>Kosten<\/strong>: Herstellung sehr teuer aufgrund der ben\u00f6tigten Materialien<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\"><strong>+<\/strong><\/span> <strong>Ladezeit:<\/strong> innerhalb von 10 Minuten<\/td>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #ff0000;\">\u2012\u00a0<\/span><strong>Produktion<\/strong>: Herstellungsverfahren sehr kompliziert und arbeitsintensiv<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><strong><span style=\"color: #008000;\">+<\/span> Haltbarkeit: <\/strong>mehr als 2.000 Zyklen ohne Leistungsnachlass<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h3><strong>Selbsterhitzende Batterie \u2013 der Durchbruch dank integrierter \u201aHeizung\u2018?<\/strong><\/h3>\n<p>W\u00e4hrend sich einige Forschungsteams das Ziel gesetzt haben, eine vollkommen neue Art der Batterie zu entwickeln, sind andere darum bem\u00fcht, <strong>bestehende Technologien zu optimieren<\/strong>. Letzteres trifft auf die Forscher der Pennsylvania State University zu. Sie arbeiten daran, ein generelles Problem herk\u00f6mmlicher Lithium-Ionen-Batterien zu l\u00f6sen und zugleich deren Ladezeit f\u00fcr eine Strecke von 300 bis 500 Kilometern mit dem E-Auto drastisch zu reduzieren.<\/p>\n<p>Um die Problemstellung zu verstehen, ist es wichtig, sich den grunds\u00e4tzlichen <strong>Ladeprozess einer Batterie<\/strong> in Erinnerung zu rufen. Dieser gestaltet sich folgenderma\u00dfen:<\/p>\n<ol>\n<li>Die positiv geladenen Lithium-Ionen (Ladungstr\u00e4ger) wandern von der Anode zur Kathode durch den Elektrolyten.<\/li>\n<li>Dort angekommen, lagern sich die Lithium-Ionen in die Elektrode ein. Somit ist die Batterie aufgeladen.<\/li>\n<li>Beim Entladen der Batterie werden die Lithium-Ionen abgerufen und sie wandern zur\u00fcck in die Kathode.<\/li>\n<\/ol>\n<p>Wird eine Batterie jedoch <strong>zu schnell aufgeladen<\/strong>, besteht das Risiko, dass die Ladungstr\u00e4ger an der Elektrode zur\u00fcckbleiben und daran haften. Dadurch kann sich mit der Zeit eine metallische Schicht auf der Oberfl\u00e4che bilden, die die <strong>Leistung der Batterie stark beeintr\u00e4chtigt<\/strong>. Ein weiteres m\u00f6gliches Szenario: Es kommt zum Kurzschluss. Um diese Gefahren einzud\u00e4mmen, haben die Forscher der Pennsylvania State University eine sich selbst erhitzende Struktur aus Nickel entwickelt. Diese ist als eine Art \u201aHeizung\u2018 zu verstehen, die in eine leistungsstarke Batterie integriert wird.<\/p>\n<p>Sie wird beim Aufladen <strong>auf etwa +60 Grad Celsius erhitzt<\/strong>, wodurch die Leistungsf\u00e4higkeit der Batterie sofort steigt. Diese Annahme ist auf Kinetik zur\u00fcckzuf\u00fchren \u2013 es ist bekannt, dass die Reaktionsf\u00e4higkeit exponentiell mit der Temperatur zunimmt. Im Anschluss an diesen Vorgang wird die Batterie bei k\u00fchleren Temperaturen wieder entladen.<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"text-align: center;\" width=\"302\"><span style=\"color: #008000;\"><strong>Vorteile<\/strong><\/span><\/td>\n<td width=\"302\">\n<p style=\"text-align: center;\"><span style=\"color: #ff0000;\"><strong>Nachteile<\/strong><\/span><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><strong><span style=\"color: #008000;\">+<\/span> Leistung<\/strong>: 300 bis 500 Kilometer Akku-Reichweite (E-Auto)<\/td>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #ff0000;\">\u2012<\/span>\u00a0<strong>Fortschritt<\/strong>: bisher nur im Labor getestet; Wissenschaftler lie\u00dfen die Batterien nach dem schnellen Ladevorgang 10 Minuten lang abk\u00fchlen, ehe sie diese wieder entluden \u00e0 verl\u00e4ngert tats\u00e4chliche Ladezeit<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><strong><span style=\"color: #008000;\">+<\/span> Ladezeit<\/strong>: innerhalb von 10 Minuten vollst\u00e4ndig aufgeladen<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><strong><span style=\"color: #008000;\">+<\/span> Haltbarkeit: <\/strong>mehr als 2.500 Ladezyklen ohne starken Leistungsverlust<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h3><strong>SALD-Batterien \u2013 h\u00f6here Leistung durch effizientere Beschichtung?<\/strong><\/h3>\n<p>Auch das Unternehmen SALD BV aus den Niederlanden arbeitet intensiv daran, die Batterie zu revolutionieren \u2013 mit dem gleichnamigen Verfahren <strong>S<\/strong>patial <strong>A<\/strong>tom <strong>L<\/strong>ayer <strong>D<\/strong>eposition. Die bekannten Ziele stecken die Entwickler hinsichtlich Leistung und Verf\u00fcgbarkeit noch h\u00f6her: Bis zu <strong>2.000 Kilometer Reichweite<\/strong> soll der Super-Akku in E-Autos erm\u00f6glichen \u2013 und das schon ab 2022.<\/p>\n<p>In Zusammenarbeit mit dem deutschen Fraunhofer Institut sowie der TNO (The Netherlands Organisation) hat das Unternehmen eine Batterie entworfen, die auf der klassischen Lithium-Ionen-Zellchemie basiert. Den Forschern zufolge lie\u00dfe sie sich jedoch auch <strong>auf andere Batteriearten anwenden<\/strong> \u2013 mit fl\u00fcssigem oder festem Elektrolyten. Die wohl bedeutendste Neuerung von SALD betrifft den Aufbau der Batteriezelle, mit dem der Ionen-Fluss zwischen Kathode und Anode beschleunigt werden soll:<\/p>\n<ol>\n<li>Mit dem SALD-Verfahren (dt. r\u00e4umliche Atomlagenabscheidung \u2013 wird bislang v. a. f\u00fcr Computerchips genutzt) gelingt die <strong>atomd\u00fcnne 3D-Beschichtung der Kathode<\/strong>.<\/li>\n<li>Elektro-chemische Prozesse innerhalb eines Akkus laufen an der Oberfl\u00e4che ab. Diese Fl\u00e4che l\u00e4sst sich enorm ausweiten, ohne dass der Akku als solcher gr\u00f6\u00dfer wird.<\/li>\n<li>Dies gelingt folgenderma\u00dfen: In den Zellen wird eine <strong>Nanostruktur mit abstehenden Metallstiften<\/strong> aufgebaut, welche sich jeweils rundum (3D) beschichten lassen.<\/li>\n<li>Die Abst\u00e4nde zwischen den Elektroden werden somit verk\u00fcrzt, sodass sich die <strong>Elektroden noch effizienter<\/strong> nutzen lassen.<\/li>\n<\/ol>\n<p>Durch die d\u00fcnneren Schichten ergibt sich zudem der <strong>Vorteil der Materialeinsparung<\/strong>. Der Bedarf an Cobalt, Nickel oder Mangan wird ma\u00dfgeblich reduziert und auch die Ma\u00dfe bisheriger Akkus werden nicht \u00fcberschritten.<\/p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td width=\"302\">\n<p style=\"text-align: center;\"><span style=\"color: #008000;\"><strong>Vorteile<\/strong><\/span><\/p>\n<\/td>\n<td width=\"302\">\n<p style=\"text-align: center;\"><span style=\"color: #ff0000;\"><strong>Nachteile<\/strong><\/span><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><strong><span style=\"color: #008000;\">+<\/span> Leistung<\/strong>: bis 2.000 Kilometer Reichweite (E-Auto)<\/td>\n<td width=\"302\"><span style=\"color: #ff0000;\">\u2012<\/span>\u00a0<strong>Fortschritt<\/strong>: bislang noch kein Prototyp vorhanden; bisher nur Fertigungsmaschinen f\u00fcr Kleinserien im Einsatz<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><strong><span style=\"color: #008000;\">+<\/span> Material<\/strong>: starke Reduzierung des Bedarfs an Cobalt, Nickel und Mangan<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"302\"><strong><span style=\"color: #008000;\">+<\/span> Einsatz<\/strong>: auf verschiedene Arten von Batterieverbindungen anwendbar<\/td>\n<td width=\"302\"><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<h3><strong>Weitere Ans\u00e4tze zum Super-Akku \u2013 schnell laden und lange nutzen<\/strong><\/h3>\n<p>Den Weg zum Ziel (= Super-Akku) beschreitet jedes Forscherteam anders \u2013 so stellen auch die oben genannten Forschungsunternehmungen lediglich einen Auszug aktueller Ans\u00e4tze dar. Die zwei folgenden sollen dennoch nicht unerw\u00e4hnt bleiben:<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Nano-Technologie<\/strong>: Das franz\u00f6sische Unternehmen Nawa Technologies arbeitet an einem Elektroden-Design mit vertikal angeordneten Kohlenstoff-Nanor\u00f6hrchen.<\/li>\n<li><strong>Graphen-Batterie<\/strong>: Das Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) und Skeleton Technologies aus Estland entwickeln gemeinsam eine Graphen-Batterie, die in nur 15 Sekunden aufgeladen sein soll.<\/li>\n<\/ol>\n<h2><strong>Fazit: Der Super-Akku ist auf dem Weg, aber noch lange nicht am Ziel<\/strong><\/h2>\n<p>Die vielen Meldungen zu Forschungsans\u00e4tzen zeigen es deutlich: Die Motivation, eine Batterie-Revolution herbeizuf\u00fchren, ist ungebrochen. W\u00e4hrend einige der Modelle noch in den Kinderschuhen stecken, l\u00e4sst sich bei anderen bereits ein <strong>ernstzunehmender Fortschritt <\/strong>in Richtung Produktion erkennen \u2013 wenn auch zun\u00e4chst in Kleinserien und noch nicht f\u00fcr den industriellen Einsatz bestimmt. Eines haben sie jedoch alle gemein: Bis sie tats\u00e4chlich genutzt werden k\u00f6nnen, <strong>kann es noch etwas dauern<\/strong>. Dennoch stimmt die hohe Anzahl von Super-Akku-Ans\u00e4tzen optimistisch, dass die Batterie-Revolution nur noch eine Frage der Zeit ist.<\/p>\n<p>Sollten Sie bis dahin Bedarf an leistungsstarken und langlebigen Akkus und Batterien haben, empfiehlt sich ein Blick in <a href=\"https:\/\/www.akku.net\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">unseren Onlineshop<\/a>. Auf Akku.net bieten wir Ihnen <strong>hochwertige Akkus<\/strong> f\u00fcr eine Vielzahl von Elektroger\u00e4ten. Finden Sie den passenden Akku f\u00fcr Ihren Laptop, Ihr Smartphone oder ein kabelloses Werkzeug und profitieren Sie von unserem <strong>schnellen Lieferservice<\/strong>. Bei Fragen steht Ihnen unser Kundenservice jederzeit gern zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die gro\u00dfe Batterie-Revolution wird schon seit einigen Jahren mit Spannung erwartet. 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