E-Autos: 2D-Materialien für mehr Reichweite

Innovativer Ansatz aus den USA ermöglicht Lithium-Luft-Akkus mit zehnfacher Kapazität

Akku-Optimierung: Da geht noch viel (Foto: Amin Salehi-Khojin)

Chicago (pte009/11.01.2019/11:30) – Forscher der University of Illinois, Chicago (UIC) http://uic.edu haben 2D-Materialien entwickelt, die Elektroautos zu einer deutlich
höheren Reichweite verhelfen und bei Geräten wie Smartphones für längere
Laufzeiten sorgen könnten. Denn die Materialien dienen als
Katalysatoren in sogenannten Lithium-Luft-Akkus. Dort sorgen sie für bis
zu zehnmal mehr Kapazität als traditionelle Katalysatoren, so die UIC
in einer Aussendung.

Reichweiten-Quantensprung

"Derzeit schaffen Elektroautos im Schnitt rund 160 Kilometer pro
Aufladung, aber durch die Verwendung von 2D-Katalysten in
Lithium-Luft-Akkus könnten wir eher 640 bis 800 Kilometer erreichen",
meint Amin Salehi-Khojin, Professor für Maschinen- und Industrietechnik
an der UIC. Das liegt daran, dass Lithium-Luft-Akkus als potenzielle
Nachfolger der heutigen Lithium-Ionen-Technologie ohnehin mehr Kapazität
bieten sollten – und die von Salehi-Khojins Team entwickelten
2D-Materialien diese offenbar nochmals deutlich steigern können.

Die Forscher haben 15 verschiedene 2D-Übergangsmetall-Dichalkogenide
(TMDCs) synthetisiert. Diese Materialklasse hat elektrische
Eigenschaften, die sie grundsätzlich als Katalysator interessant machen.
Das Team hat dann die Performance der 15 Materialien in einem
elektrochemischen System, das einen Lithium-Luft-Akku nachahmt,
analysiert. "In ihrer 2D-Ausführung haben diese TMDCs viel bessere
elektronische Eigenschaften und eine größere Reaktionsoberfläche für die
elektrochemischen Reaktionen in einem Akku, während ihre Struktur
stabil bleibt", sagt die projektbeteiligte UIC-Doktorandin Leily Majidi.

Viel mehr als nur Kapazität

Einige der TMDCs haben sich so als geeignet erwiesen, um eine deutlich
höhere Kapazität zu erreichen. Zudem versprechen die 2D-Materialien ein
schnelleres Auf- und Entladen von Akkus. Ersteres ist ein stets
gefragter Vorteil, letzteres besonders nützlich in Anwendungen, wo
manchmal schnell viel Energie erforderlich ist – beispielsweise das
Beschleunigen von Autos. "Diese neuen Materialien bieten einen neuen
Weg, Akkus auf die nächste Stufe zu heben. Wir müssen nur Wege
entwickeln, sie effizienter und in größerem Maßstab zu produzieren und
zu tunen", meint Salehi-Khojin.