Mit Nanoröhrchen aus Kohlenstoff wollen Physiker der University of North Carolina at Chapel Hill das Leben von Batterien verlängern. Die winzigen Röhren sollen in Lithium-Ionen-Akkus künftig an die Stelle der Graphit-Elektroden treten. Experimente zeigten, dass der Einsatz von Nanoröhrchen anstelle von Graphit eine fast doppelt so große Energiedichte ermöglicht. Das berichtet das Fachblatt Physical Review Letters.
Die Energiedichte entscheidet über die Betriebsdauer einer aufgeladenen Batterie. “Bei Graphit lässt sich während der Entladung ein Lithium-Atom pro sechs Kohlenstoff-Atome einlagern. Nanoröhrchen benötigen dagegen nur drei Kohlenstoff-Atome pro Lithium-Atom”, sagt Otto Z. Zhou. Wird der Akku geladen, kehrt sich der Prozess um. Batterien werden so leistungsfähiger, obwohl ihre Größe gleich bleibt.
Hideo Shimoda, Zhou und ihre Kollegen entwickelten einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen, indem sie Kohlenstoff mit Laserstrahlen beschossen. Mithilfe eines chemischen Prozesses öffneten sie die geschlossenen Enden der Nanoröhren und kürzten ihre Länge. “Lithium-Ionen können so ins Innere der Röhren gelangen und die Diffusionszeit verkürzt sich”, erklärt Zhou.
Die Forscher vermuten, dass darin der Grund für die erhöhte Speicherkapazität der Akkus zu suchen ist. Denn Kohlenstoff-Röhrchen, die geschlossen sind, arbeiten nicht besser wie Graphit-Elektroden. Die Physiker haben den Einsatz von Nanoröhrchen zum Speichern von Energie inzwischen in den USA patentieren lassen. Die Ergebnisse ihrer Arbeit sollen jetzt in die Entwicklung praxistauglicher Batterien einfließen.
Almut Bruschke-Reimer
