Akkus auf Fluorid-Basis erreichen achtfache Kapazität

Laut einer Veröffentlichung im Fachmagazin Science ist einer Gruppe aus zwanzig Wissenschaftlern rund um Simon C. Jones vom California Institute of Technology sowie Christopher J. Brooks vom Honda Research Institute ein Durchbruch in der Erforschung neuer Akkutechnologie gelungen. Derzeit verwenden nahezu alle Akkus in Smartphones, Laptop, Tablets aber auch Elektro-Autos Akkus die auf Lithium-Ionen-Basis hergestellt wurden. Die Akkulaufzeit ist durch die Technologie jedoch stark begrenzt, was sich vor allem bei der Reichweite von Elektro-Autos schnell bemerkbar macht.

Akkus mit wesentlich höherer Kapazität auf Fluorid-Ionen-Basis existieren zwar schon seit längerem, sie konnten aber bisher nicht im Alltag eingesetzt werden. Dies liegt daran, dass Fluorid-Ionen (F-Ionen) bisher nur als Feststoff-Elektrolyten bekannt waren, die ihren gespeicherten Strom erst ab Temperaturen von 150 Grad Celsius und höher wieder abgeben können. Die rund achtfach höhere Energiedichte konnte so bisher nicht genutzt werden.

Neues flüssiger Leitmedium

Nun haben die Wissenschaftler laut ihrem Artikel ein flüssiges Medium gefunden, das bereits bei wesentlich niedrigeren Temperaturen leitfähig ist und den Strom zwischen den Elektroden fließen lässt. Eingesetzt wird dafür eine Kombination aus Neopentyl-Alkylammonium-Fluorid und bis-(2,2,2-Trifluoroethyl)-Äther (BTFE).

Das neue Medium ermöglicht ist bei Raumtemperatur große Mengen an Fluorid zu lösen, die wiederum das Ion gut leiten. Außerdem wird das Medium auch bei großen Spannungen innerhalb des Akkus nicht zersetzt. Dazu wird der Kupferkern der Elektroden mit Lanthantrifluorid beschichtet, um so eine Auflösung durch das aggressive Leitmedium zu verhindern. Fluorid-Ionen werden trotz der Beschichtung weiterhin durchgelassen. Beim Laden des Akkus wird so das Kupfer in Kupferfluorid umgewandelt, bei der Nutzung wird aus dem Kupferfluorid wieder Kupfer und Strom wird freigesetzt.

Entladezyklen noch nicht alltagstauglich

Derzeit kann das Akku trotz des Durchbruchs der Wissenschaftler leider noch nicht kommerziell verwendet werden. Dies liegt daran, dass die Testzellen nur siebenmal be- und entladen werden können. Hersteller von Endgeräten erwarten jedoch mindestens 1000 Zyklen. Erste Akkus auf Fluorid-Basis für Smartphones und Co. werden daher erst in einigen Jahren erwartet.