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19.09.2019 | Batterie | Nachricht | Onlineartikel

Neues Verfahren für Li-On-Akkus mit Silizium-Anode entwickelt

Autor:
Patrick Schäfer

Wissenschaftler des Fraunhofer FEP haben ein neues Herstellungsverfahren für poröse Siliziumschichten als Anodenmaterial entwickelt. Damit lässt sich die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien erhöhen.

Silizium gilt als vielversprechender Werkstoff für Anoden in Lithium-Ionen-Batterien. Der daraus resultierenden hohen Ladekapazität steht jedoch seine Kurzlebigkeit gegenüber, denn beim Laden der Batterie dehnt sich das Silizium aus, um dann wieder zu schrumpfen, was zu mechanischen Belastungen und Schäden führt. Am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP wurde nun ein Herstellungsprozess entwickelt, um die Struktur haltbarer zu machen.

Im Prozess werden Silizium und Zink zeitgleich auf Metallsubstraten abgeschieden. "Durch eine anschließende Wärmebehandlung verdampft der Zinkanteil aus der Schicht und hinterlässt eine poröse Struktur im Silizium, die Platz für dessen Ausdehnung im Ladeprozess bietet und somit den Kapazitätsverlust minimiert. Durch die Prozessparameter lässt sich die poröse Struktur manipulieren und auf die konkrete Batterieanforderung optimieren", sagt Dr. Stefan Saager vom Fraunhofer FEP. Die porösen Siliziumschichten weisen demzufolge eine initiale Ladekapazität über 3.000 Milliamperestunden und eine vergleichsweise gute Zyklenstabilität auf.

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