Hoher Siliziumgehalt

Reishülsen als Rohstoff für «Super-Akkus»

publiziert: Donnerstag, 11. Jul 2013 / 09:04 Uhr / aktualisiert: Donnerstag, 11. Jul 2013 / 09:35 Uhr
Reishülsen.
Reishülsen.

Tests zeigen keinerlei Kapazitätsverluste nach 200 Ladezyklen.

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Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology haben einen neuen Rohstoff entdeckt, der die Akkulaufzeiten moderner Smartphones, Tablets oder Laptops deutlich nach oben katapultieren könnte. Wie sie im US-Wissenschafts-Fachmagazin PNAS erläutern, haben sie es auf Reishülsen abgesehen. Diese werden normalerweise bei der Reisernte als Überbleibsel zu Düngemittelzusatzstoffen verarbeitet. Ihr hoher Siliziumgehalt macht sie aber auch als günstige Alternative für langlebige 'Super-Akkus' interessant, sind die Forscher überzeugt. In ersten Labortests zeigte sich bereits, dass sich mit diesem Werkstoff das Problem des allmählichen Kapazitätsverlusts bei Lithium-Ionen-Akkus deutlich reduzieren lässt.

«Dem Silizium, das von dem Siliziumdioxid in Reishülsen gewonnen wird, könnte es gelingen, den Kapazitätsumfang vollkommen stabil zu halten», zitiert der NewScientist den südkoreanischen Projektleiter Jang Wook Choi. Die Erklärung hierfür liege vor allem in der besonderen Oberflächenstruktur der Schalen. Diese sind mit winzigen Löchern übersät, die das Reiskorn im Inneren mit Sauerstoff versorgen. «Die Löcher bieten den Ionen einen Platz, wo sie sich auf den Elektroden während des Lade- und Entladevorganges niederlassen können. Dadurch bleibt die Kapazität der Batterie ohne signifikante Veränderung», so der Wissenschaftler.

«Durchaus wettbewerbsfähig»

Um die Praxistauglichkeit ihres neuartigen Ansatzes zu überprüfen, haben Choi und sein Team den Siliziumteil von Reishülsen mittels chemischer Prozesse extrahiert und in reines Silizium verwandelt. Aus dem gewonnen Material wurden anschliessend spezielle Batterie-Elektroden gefertigt. Die Ergebnisse der Experimente sind vielversprechend: Die alternativ hergestellten Akkus zeigten auch nach 200 Ladezyklen keinerlei Kapazitätsverluste.

Ob das neuartige Konzept tatsächlich die nächste Generation an leistungsstarken Super-Akkus hervorbringen wird, lässt sich dennoch im Moment noch nicht sagen. «Die Umwandlung von Siliziumdioxid in reines Silizium ist ein sehr kostenintensiver Prozess. Aber auch das heute verwendete Silizium wird mit ähnlichen aufwendigen Verfahren hergestellt. Wir glauben deshalb, dass unsere Technik durchaus wettbewerbsfähig sein kann», betont Choi.

Silizium statt Graphit

Moderne Smartphones, Tablets oder Laptops sind wahre Energiefresser. Um die Akkulaufzeiten der anspruchsvollen Geräte zu verlängern, sollen die heute verbauten Graphit-Elektroden künftig durch eine effizientere Silizium-Version ersetzt werden, die bis zu zehn Mal mehr Energie speichern kann. Experten erhoffen sich dadurch eine Beschleunigung in der Produktion hochentwickelter mobiler Endgeräte und effizienterer Elektroautos. Silizium-Elektroden haben allerdings einen Nachteil gegenüber Graphit: Sie verursachen einen noch stärkeren Kapazitätsverlust. «Unsere Variante hat nicht dieses Problem und bietet eine natürliche Alternative, die besser ist, weil sie über Jahre der Evolution entwickelt worden ist», so Choi.

(bert/pte)

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