Dreifache Laufzeit, Ladevorgang in wenigen Minuten

Schon seit Jahren forscht das US-Unternehmen Altair an neuen Lithium-Akkus, die auf Nanotechnologie basieren. Die Entwicklung geht jetzt in die zweite Runde, zwei Patente wurden bereits erteilt. Wenn die Technologie marktreif gemacht werden kann, sollen Akkus dreimal länger durchhalten als bisher.

Altair, die mit dem legendären ersten PC Altair 8800 nicht in Verbindung stehen, ist ein Chemieunternehmen, das vor allem Grundstoffe für andere Firmen herstellt. Dabei suchen die Forscher schon seit Jahren nach Verfahren, mit denen die Partikel der Chemikalien stark verkleinert werden können.

Eine der möglichen Anwendungen eines neuen Lithium-Titan-Oxids von Altair sind wiederaufladbare Batterien, wie sie heute in jedem Notebook oder Handy auf Basis von Lithium-Polymern stecken. Diese Akkus haben jedoch eine begrenzte Lebensdauer von wenigen 100 Ladezyklen. Manche Notebook-Hersteller geben deshalb auch nur eine Gewährleistung von einem Jahr auf den Akku.

Das Problem bei diesen Zellen ist, dass sich die Elektrolyte mit der Zeit an den Elektroden festsetzen und sich die Menge des umsetzbaren Energiespeichers reduziert – der Akku hat nur noch einen Bruchteil seiner Kapazität. Altair will nun sowohl für das Elektrolyt als auch das Material der Elektroden mittels Nanotechnologie neue Materialien entwickelt haben, welche diesen Effekt verhindern. Für die mit Kohlenstoff beschichteten Elektroden verspricht Altair ein nahezu “völlig unverzerrtes Kristallgitter”, an dem das Elektrolyt nicht mehr haften soll. Wie genau das Unternehmen diese Werkstoffe herstellt, verrät es freilich nicht.

Laut Altair befindet man sich bereits in Gesprächen mit Akkuherstellern, deren Namen aber vorerst nicht genannt wurden. Die Unternehmen seien aber allesamt begeistert, ließ Altair verlauten. Für die Fertigung der Materialien hat Altair im Januar 2005 bereits zwei US-Patente erhalten, eines für das Elektrolyt aus Lithium-Titan-Oxid und eines für die Elektrode mit Metall-Oxiden von wenigen Nanometern Beschichtungsdicke. Für die Finanzierung der Forschung erhält Altair neben anderen Investoren auch eine halbe Million Dollar von der “U.S. National Science Foundation”.

Nanotechnologie in Stromspeichern ist derzeit eines der paxisnahesten Forschungsfelder. In spätestens 18 Monaten soll beispielsweise eine nicht wiederaufladbare Batterie mit Nanostrukturen lieferbar sein, die Lucent und mLabs entwickeln.

Wann die Altair-Akkus auf den Markt kommen, ist noch nicht abzusehen. Auch bei anderen alternativen Energiespeichern wie der portablen Brennstoffzelle werden immer wieder Durchbrüche vermeldet, die Technologien sind aber auch nach Jahren noch nicht reif für den Massenmarkt. Der Nutzen der Nano-Akkus wäre indes enorm. Er soll laut Altair eine dreifache Energiedichte gegenüber bisherigen Lithium-Akkus aufweisen. Ein Akku gleicher Größe würde also dreimal so lange Strom liefern.

Zudem sollen sich die Akkus innerhalb weniger Minuten aufladen lassen. Bei bisherigen Zellen ist das nur mit sehr hohen Stromstärken möglich, die jedoch den Akku schädigen, so dass sich seine Lebensdauer weiter verkürzt. Auch das ist jedoch lösbar, wie Varta mit seinen “Charge&Go”-Zellen schon auf Basis von Nickel-Metallhydrid beweist. Dabei werden jedoch Temperatur und Druck in der Zelle von dieser selbst mit Elektronik überwacht, was die Akkus und Ladegeräte stark verteuert – der chemische Prozess selbst ist jedoch unverändert. Die Altair-Technologie soll neben der hohen Energiedichte und geringer Ladezeit auch die Zahl der Ladezyklen von einigen Hundert auf einige Tausend Prozesse verlängern.