Silizium-Batterien für E-Fahrzeuge mit gesteigerter Leistung

Sandra Hansen von der Universität Kiel forscht derzeit an sehr leistungsfähigen Batterien für Elektrofahrzeuge. Der größte Unterschied ist Silizium. Viel verraten die Forscher noch nicht. Bisher galt Silizium als zu instabil für Elektrofahrzeuge.

Erfahrungen aus der Solartechnik

…halfen bei der Stabilisierung des Stoffes. Die zukünftigen Batterien aus Silizium sollen die Reichweite von Elektrofahrzeugen deutlich erhöhen und dabei die Ladezeiten erheblich reduzieren. Doch über genaue Werte Schweigen die Forscher noch. Allerdings ist die Rede von der Zeit einer normalen Pause, um die Batterie zu laden. Allerdings ist die Definition von „normale Pause“ unterschiedlich auslegbar. Auch die Anzahl der Ladezyklen soll sich nach oben korrigieren lassen. Bis zu 700 km sollen mit einer Ladung möglich sein, schätzen die Forscher. Vermutlich ist das auch abhängig von der Dimensionierung der Batterie. Die Marktreife sehen die Wissenschaftler in frühestens 6 Jahren. 3 Jahre für die Anode und weitere 3 Jahre für die gesamte Batterie. Am Ende der Forschungen soll die gesamte Batterie aus Silizium bestehen.

Die Anode soll ersetzt werden

Der Plan ist, das Silizium an der Anode einzusetzen, an Stelle vom derzeitigen Graphit. Dieser ist in heutigen Lithium-Ionen-Batterien als Anodenmaterial verbaut. Bei der Verwendung von Silizium in Verbindung mit Lithium vergrößert und verkleinert sich die Anode um bis zu 400% während der Ladung und der Entladung. Das führt zu Spannungen in der Batterie und zu Beschädigungen. Genau dieses Problem wollen die Forscher von der Uni Kiel lösen. Nach einem halben Jahr permanenter Ladung und Entladung zeigen die neu entwickelten Anoden aus Silizium deutlich bessere Werte, als die Anoden, welche in aktuellen Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.

Auch Forscher der Shangdong-Universität in China sich mit Silizium-Anoden in Lithium-Ionen-Batterien. Die Chinesen stellen amorphes Silizium her, welches eine extrem poröse Struktur aufweist, dadurch seine Form behält und eine dreimal höhere Ladekapazität bietet, als Graphit, bei gleichzeitig geringeren Produktionskosten.

Die Kathode möchte das Kieler Forschungsteam aus Schwefel herstellen. Diese bietet nach derzeitigem Kenntnisstand eine maximale Speicherkapazität.

Problematik Silizium

Die Forschungsergebnisse klingen zunächst vielversprechend. Allerdings sollte bedacht werden, dass das Ursprungsmaterial von Silizium schlichter Sand ist. Und Sand ist heute einer der begehrtesten Güter der Welt bei gleichzeitig zunehmend schwindenden Ressourcen. Das Sprichwort „wie Sand am Meer“ hat schon lange seine Gültigkeit verloren. Sogar auf dem Schwarzmarkt ist Sand inzwischen zu einem begehrten Gut geworden. Es wird regelrechter Raubbau betrieben. Das hat Gründe. Sand ist einer der wichtigsten Rohstoffe der modernen Gesellschaft. Er wird insbesondere in der Bauindustrie verwendet. Häufig wird Sand am Meeresboden in exotischen und internationalen Gewässern abgebaut. Allerdings rutscht Sand aus erhöhten Regionen unter Wasser nach. Auf diese Art sind bereits 12 Inseln der Malediven verschwunden, ein Ende ist jedoch nicht in Sicht. Vor diesem Hintergrund erscheint es fraglich, ob man tatsächlich auf Silizium in Zukunftstechnologien setzen sollte.