Akkus: Sand ermöglicht 3-fache Leistung und günstige Fertigung

US-Forscher haben Prototypen eines neuartigen Lithium-Ionen-Akkus entwickelt, der eine bis zu drei Mal höhere Energiedichte hat als aktuell verfügbare Akkus auf Basis der gleichen Technologie. Die neuen Akkus sind außerdem sehr günstig und zudem ungiftig herzustellen, weil ungefährliche Stoffe zum Einsatz kommen - allen voran: Sand. Wie das Bourns College of Engineering an der University of California, Riverside (UC Riverside) mitteilte, hat der Student Zachary Favors zusammen mit den Professoren Cengiz und Mihri Ozkan den neuen Akku entwickelt. Favors kam auf die Idee, Silizium als Grundlage für die Anode eines Lithium-Ionen-Akkus zu verwenden, als er vor sechs Monaten feststellte, dass der Sand an seinem Surf-Strand in Kalifornien vor allem aus Quartz besteht, also Siliziumdioxid. Unreiner Sand, gereinigter Sand und fertiges Nano-Silizium Der Student begab sich dann auf die Suche nach einem Ort in den USA, wo er Sand mit einem hohen Quartzanteil finden würde. Östlich der Stadt Dallas in Texas wurde er fündig und kehrte mit Proben ins Labor zurück. Das Material wurde von ihm dann so lange gemahlen, bis die Partikel nur noch wenige Nanometer groß waren. Nach einer Reihe von Reinigungsmaßnahmen wurde aus dem ursprünglich braunen Sand ein feines weißes Pulver. Gemahlener Sand, Salz & Magnesium werden erhitzt, heraus kommt reines Silizium in 3D-Strukturen In der Folge werden nun noch Natriumchlorid (Salz) und Magnesium hinzugefügt und das Gemisch erhitzt. Weil das Salz die Hitze aufnimmt und das Magnesium den Sauerstoff aus dem Quartz entfernt, entsteht mit dieser sehr simplen Methode pures Silizium. Bei dem Vorgang ordnet sich das pure Silizium außerdem in einer dreidimensionalen Schwamm-ähnlichen Struktur an, so dass beste Voraussetzungen für die Verwendung als Teil eines Akkus mit höherer Speicherfähigkeit gegeben sind.

Die Energiedichte der neuen Akkus soll bis zu drei Mal höher liegen als bei den aktuell unter Verwendung von Graphit als Anodenmaterial hergestellten Varianten. Die Verwendung des neuen Materials zur Herstellung von Akkus soll nun ausführlich geprüft werden, wobei die Forscher zunächst versuchen, größere Mengen ihres Werkstoffs herzustellen, um dann bald größere Stromspeicher daraus zu bauen.

Aktuell bewegt man sich noch in einem sehr kleinen Maßstab, denn die aktuellen Akkus auf der Basis der neuen Technik sind nicht größer als Münzen, doch schon bald will das Team Varianten schaffen, die so groß sind wie aktuelle Smartphone-Akkus. Die Vorteile der Verwendung von einfachem Quartzsand als Grundlage liegt in seiner großen Verfügbarkeit und den dementsprechend niedrigen Preisen. Außerdem müssen keine giftigen Chemikalien verwendet werden, um das Material für die Verwendung als Anode aufzubereiten, heißt es.