Veränderter Virus erhöht die Effizienz von Lithium-Luft Akkuzellen + Video

(18.11.2013)

Weltweit arbeiten Forscher an der Verbesserung von Lithium-Luft Akkuzellen (Lithium-Air), denn diese versprechen eine drastische Steigerung der Reichweite von Elektroautos.

Bildquelle: MIT

Nun haben MIT-Forscher heraus gefunden, dass durch das Hinzufügen von gentechnisch veränderte Viren während der Herstellung von Nanodrähten (für die Kathoden) eine Leistungssteigerung möglich wird.

In der Fachzeitschrift Nature Communications wird die neue Entwicklung vom Doktoranden Dahyun Oh sowie den Professoren Angela Belcher und Yang Shao-Horn und drei anderen Co-Autoren beschrieben.

Der Schlüssel Ihrer Arbeit besteht da drin,  die Oberfläche der Kathoden zu erhöhen, wodurch der Bereich, in dem elektrochemische Aktivitäten beim Laden oder Entladen der Batterie erfolgen können, größer wird.

Die Forscher stellten eine Reihe von Nanodrähten mit jeweils einem Durchmesser von ca. 80 Nanometern mit einem gentechnisch veränderten Virus namens M13 her. In diesem Fall wurden die  Drähte aus Manganoxid – einem sehr gut geeigneten Material für eine Lithium-Luft-Akku Kathode – hergestellt, sagt Belcher.
Aber im Gegensatz zu Kathoden, welche durch konventionelle chemische Methoden hergestellt worden sind, verfügen die Virus-Nanodrähte über eine raue, stachelige Oberfläche, welche die Oberfläche fast dramatisch erhöht.

Belcher erklärt, dass dieser Prozess der Biosynthese vergleichbar mit dem Wachstum einer Muschel ist, denn diese sammelt das Kalzium aus dem Meerwasser und baut darauf eine feste Schale – ungefähr so kann man sich den Bau der Nanodrähte mit dem Virus M13 vorstellen.

Am Ende des Verfahrens wird eine kleine Menge eines Metallsalzes, z. B. Palladium hinzugefügt, welches die elektrische Leitfähigkeit der Nanodrähte erhöht und so das stattfinden der Reaktionen ermöglicht.

Durch das neue Verfahren könnte die Energiedichte von Akkuzellen verdoppelt oder verdreifacht werden.