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Vielversprechendes Material für Lithium-Ionen-Akkus

Laptops könnten länger arbeiten und Elektroautos weiter fahren, wenn es gelänge, die Kapazität ihrer Lithium-Ionen-Akkus weiter zu steigern. Einen entscheidenden Einfluss darauf hat ihr Elektrodenmaterial. Bisher besteht die negative Elektrode meist aus Graphit, dessen Schichten eine begrenzte Menge an Lithium einlagern können. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) haben nun ein Material aus Bor und Silizium entwickelt, das den Weg zu Systemen mit höheren Speicherkapazitäten weisen könnte. Ähnlich wie die Kohlenstoff-Atome im Diamanten sind die Bor- und Silicium-Atome im neuen Lithium-Borsilicid (LiBSi2) tetraederförmig miteinander verbunden. Doch anders als der Diamant bilden sie zusätzlich Kanäle aus. „Offene Strukturen mit Kanälen bieten prinzipiell die Möglichkeit Lithium ein- und wieder auszulagern“, sagt Thomas Fässler, Professor am Lehrstuhl für Anorganische Chemie der TU München. „Das ist eine wichtige Voraussetzung zur Anwendung als Material für die Anode in Lithium-Ionen-Akkus.“

Im Hochdrucklabor des Departments of Chemistry and Biochemistry der Arizona State University gelang es den Wissenschaftlern, die Ausgangsstoffe Lithiumborid und Silicium zur Reaktion zu bringen. Bei einem Druck von 100.000 Atmosphären und Temperaturen um 900 ° Celsius bildete sich das gewünschte Lithium-Borsilicid. „Es ist eine Menge Fingerspitzengefühl und viel Erfahrung notwendig, um das richtige Verhältnis der Grundmaterialen und die richtigen Parameter herauszufinden“, erklärt Thomas Fässler. Lithium-Borsilicid ist gegenüber Luft und Feuchtigkeit stabil und widersteht auch Temperaturen bis zu 800° Celsius. Da die Struktur des Lithium-Borsilicids bisher einzigartig ist, durften Fässler und Zeilinger ihrem neuen Gerüst einen Namen geben. Zu Ehren ihrer Universität entschieden sie sich für den Namen „tum“. Weitere Informationen rund um die Forschungsergebnisse der TUM finden Sie hier.

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