Super-Akku aus Glas macht Smartphones explosionssicher

Brände in Elektroautos oder Smartphones könnten mit dem neuen Akku der Vergangenheit angehören.imago images / 7aktuell

Der 96-jährige John Goodenough war schon maßgeblich an der Entwicklung des Lithium-Ionen-Akku beteiligt. Jetzt will er in Austin einen Akku entwickelt haben, der nicht nur explosionssicher ist, sondern auch besser wird, je öfter er ge- und entladen wurde.

Smartphones sind über die Jahre zu einem All-in-One-Gerät mutiert. Die Kompaktkamera, der MP3-Player, die Uhr, alles Geräte, die wir heute nicht mehr mit uns herumschleppen. Doch bei aller Funktionalität ist ein Thema dauerpräsent: Die Akkuausdauer. Schon seit Jahren forschen Wissenschaftler weltweit an einem sicheren, leistungsfähigen und günstigen Lithium-Ionen-Akku. Ein neues, spannendes Konzept könnte tatsächlich all die Probleme des Lithium-Ionen-Akku lösen. Mit an Bord dieses Forscherteams ist ein 96-jähriger Wissenschafter, der bereits an der Entwicklung der heute gängigen Akkus beteiligt war.

Das Konzept klingt spannend. Der Schlüssel für die Batterie besteht aus Glas. Statt eines flüssigen Elektrolyts setzen die Entwickler auf ein festes, das Anode und Kathode miteinander verbindet. Der Vorteil besteht darin, dass die Gefahr von Kurzschlüssen und Bränden sinkt. Da sich keine Ablagerungen, sogenannte Dendriten, bilden können. Zudem zeichnet sich der entwickelte Glas-Ionen-Akku durch sein leichtes Gewicht aus.

Drei Mal so viel Energiespeicherung

In dem wissenschaftlichen Papier wird erklärt, dass sich dadurch neue chemische und physische Eigenschaften ergeben. Dazu gehört, dass trotz der gleichen Größe wie bei einem herkömmlichen Akku, dieser drei Mal so viel Energie speichern kann. Ladevorgänge könnten hier auf ein Minimum reduziert werden. Tatsächlich soll es sogar nur wenige Minuten dauern, bis das Smartphone wieder voll geladen ist.

Und da Glas auch bei tiefen Temperaturen leitfähig bleibt, sind die Akkus auch bei Temperaturen um – 20° C noch voll leistungsfähig und arbeiten sogar noch bis – 60° C, so die Uni Texas. Elektroautos könnten davon sehr profitieren, da im Winter immer ein deutlicher Leistungsabfall zu spüren ist, der sich auf die Reichweiten auswirkt.

Gegenüber dem Magazin IEEE Spectrum erklärte der 96-jährige Professor John Goodenough: "Ich denke, wir sind in der Lage hier etwas zu schaffen, woran wir seit 20 Jahren arbeiten."

Dabei scheint die Super-Batterie auch die Gesetze der Thermodynamik aushebeln zu wollen. Kürzlich erklärten die Wissenschafter, dass der Akku tatsächlich auch leistungsfähiger sei, je öfter er geladen werde. Diese Aussage sorgte in Wissenschaftskreisen für kontrovere Diskussionen. Die Thermodynamik besagt, dass eine Batterie sich nur verschlechtern kann.

Frühestens 2022 im kommerziellen Einsatz

Da die Forschungsergebnisse aber unter der Leitung von John Goodenough entstanden sind, werden sie weitgehend anerkannt. Die Kollegin im Team und Leiterin der Physik-Abteilung in der Universität Porto in Portugal erklärt dazu: "Das verwendete Glas ist ein ferroelektrisches Material - ein Material dessen Polarisation vor und zurück wechselt in der Präsenz eines äußeren Feldes. Durch die Lade- und Entlade-Zyklen wackelt das Elektrolyt vor und zurück, das eben auch deshalb dafür sorgt, dass es mit der Zeit die ideale Konfiguration eines jeden elektromagnetischen Dipols findet." Das passiere nun mal, wenn ein Akku geladen und entladen wird. Die ferroelektrischen Dipole werden ausgerichtet."

Im Interview erklärt sie zudem, dass es Lizenzierungsverhandlungen mit Unternehmen bereits gäbe. Da es aber noch keine offiziellen Ankündigungen gab, könne sie darüber auch nichts sagen. Sie geht aber davon aus, dass die Technologie erst in den nächsten drei Jahren kommerziell zum Einsatz kommen wird.

>>> IEE Spectrum 1(Bericht aus 2017) und 2 (Bericht aus 2019)