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Neue Akku-Technik könnte extrem kurze Ladezeiten ermöglichen

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine neue Akku-Technik entwickelt, mit der sich diese innerhalb kürzester Zeit aufladen lassen können. Die Lithium-Akkus auf Basis von LiFePO4 verfügen über eine Glas-ähnliche Außenhülle, die durch Eisen und Phosphor sowie hohen Temperaturen von 600 Grad eine hohe Mobilität des Lithiums ermöglicht. Durch die nur 5-nm-dicke Schicht lassen sich die Lithium-Kristalle in Größe eines normalen Akkus in weniger als einer Minute aufladen. Allerdings hat die Technik einen Haken. Für diese Zeit würde die Leistungsaufnahme bis zu 1000 Watt betragen. Müsste ein Fahrzeug-Akku in wenigen Minuten aufgeladen werden, würden Akkus in dieser Technik sogar eine Leistungsaufnahme von 180.000 Watt erfordern. In absehbarer Zeit dürfte diese Akku-Technik also noch nicht in Geräten eingesetzt werden. Allerdings würde sie besonders für die Elektrofahrzeug-Industrie einen möglichen Weg darstellen, Autos innerhalb weniger Minuten mit neuen Strom aufzuladen.

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Kommentare

Dirk!12.03.09 12:15
1000 Watt?

Na und?

Mein PowerMac zieht jetzt schon 250W und von der Waschmaschine wollen wir gar nicht reden.
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Gooch
Gooch12.03.09 12:26
die neuen netzteile kommen dann mit starkstromkabel
life is better in racesuits
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exAgrajag12.03.09 12:28
Wo das Problem ist? Zum einen bräuchtest du, z.B. bei Laptops, viel Platz im Rucksack. Ein 1000W-Netzteil dürfte nicht gerade klein ausfallen. Und ein relativ dickes Kabel, denn bei 20V und 1000W hättest du 50A.

Auf jeden Fall wird schon das Netzteil nicht gerade billig.

Auf der anderen Seite muss man das ja auch nicht voll ausreizen. Ein Akku in 30 Minuten laden wäre auch schon sehr viel. Und dann hätte man auch nicht den immensen Ladestrom.
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zesniert12.03.09 12:35
Bereits nach 200 Zyklen sank die Kapazität um 33 Prozent

wo ist das problem? bei meinem mbp habe ich nach 130 ladezyklen noch 8% kapazität!
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exAgrajag12.03.09 12:41
zesniert: Stimmt. Schneller kaputt zu gehen, als meine bisherigen MBP-Akkus, scheint der dann ja auch nicht.
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Frell12.03.09 13:02
warum gehen eure Akkus so schnell kaputt?
bei meinem Macbook hab ich 160 Zyklen bei 5040mAh von ursprünglich 5200mAh
Und wirklich nett zu meinem Akku bin ich eigentlich auch nicht ^^
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Lolipoldie12.03.09 13:04
Die News ist alt, sehr alt!
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Flaming_Moe12.03.09 13:12
Die Ladezeit ist mir ehrlich gesagt wurscht. Hauptsache der Akku befördert meinen Mac nicht ins Nirvana, wenn mal wieder so ein Ding hochgeht.
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exAgrajag12.03.09 13:15
Frell: Da solltest du besser Apple bzw. Sony fragen. Ich benutze mein MBP ganz normal. Mal sehen, wie der dritte Akku (den ich hoffentlich heute bekomme) ist.
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exAgrajag12.03.09 13:17
Flaming_Moe: Ladezeiten sind mir überhaupt nicht wurscht. 4h finde ich schon ganz schön viel. Ich benutze zwei Akkus. Und manchmal schaffe ich es nicht, beide für den nächsten Tag zu laden, bzw. ich lade sie dann nur zu 80%, was dann in jeweils 1,5h geht.
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mankimania
mankimania12.03.09 13:19
steht in der Quelle nicht "the charge capacity of the battery actually increased as it underwent more charge/discharge cycles" bei 200 coulumbs ,die Kapazität halbiert sich hingegen bei 400 coulumbs. Soweit ich das beurteilen kann ist das ein großer Unterschied. Aber ich kann mich auch täuschen
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bjb12.03.09 13:29
Wo das Problem ist?
Das Stromnetz und die Kraftwerke werden das gar nicht mögen, wenn man immer für ein paar Sekunden Tausende von Watt zieht und dann gar nichts mehr...
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seek12.03.09 13:34
Lese ich die Nachricht richtig, dass der Akku eine Temperatur von 600 Grad Celcius während der Betriebs-/Ladephase aufweist?
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Knork12.03.09 14:18
bjb
Wo das Problem ist?
Das Stromnetz und die Kraftwerke werden das gar nicht mögen, wenn man immer für ein paar Sekunden Tausende von Watt zieht und dann gar nichts mehr...

Du meinst, die Mikrowellengeräte, die zu Millionen in deutschen Haushalten rumstehen, sind allesamt illegales Teufelszeug?

So eine Mikrowelle zieht typischerweise 1000 Watt für 1 bis 4 Minuten...
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Lord_Kodak
Lord_Kodak12.03.09 14:40
Hm, ist hier die Rede von 1000 Watt in 1 Minute? Das wären 60.000 Watt/Stunde... ich will ein Haushaltsgerät sehen welches annähernd so viel zieht. Oder lieg ich falsch?

@seek
Im original Titel steht, das die Materialien für 10 Stunden auf 600° C erhitzt werden.
Hat also nichts mit dem Betrieb zu tun.
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voidhawk
voidhawk12.03.09 14:42
LiFePO4 Akkus werden schon seit längerem beim Modellflug eingesetzt (wo eigentlich alle neuen Akku-Technologien sehr schnell verwendet werden, da man ja nie genug Leistung und zu wenig Fluggewicht haben kann), diese kann man tatsächlich mit ordentlich Strom vollpowern, wenn auch lange nicht so extrem wie bei diesen Forschungsobjekten.

Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer Akkus lädt man üblicherweise mit 1C, die teuren auch mit 2C.

Das bedeutet konkret, wenn man einen Akku mit 2500mAH hat, kann man diesen mit 2,5 Ampere laden, dauert ca. 1 Stunde bis er 100% voll ist.

LiFePO4 Akkus kann man mit weitaus mehr Strom laden, auch locker 10-15 Ampere. Die meisten Ladegeräte können das nicht, man muss sich am besten ein Computernetzteil umbauen.

LiFePO4 hat aber auch noch einen anderen gravierenden Nachteil:

Im Vergleich zu LiPo-Akkus haben diese eine geringere Energiedichte, sprich schwerer bei gleicher Kapazität. Es wird wohl noch etwas dauern, bis LiPo als Krönung der in der Praxis eingesetzten Technik abgelöst wird.

Dafür fackeln sie nicht ab, wie LiPo oder LiIo es schon mal tun können

So, Exkurs in die Praxis beendet.
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RAMses3005
RAMses300512.03.09 14:51
Der hier verwendete Akku ist ein Prototyp. Wenn der also nach 400 Zyklen noch 50% Kapazität hat, dann ist der Wirkungsgrad in einer Großserie bedeutend schlechter.

Bei Prototypen geht es um Machbarkeit, die Kosten sind nebensächlich. In einer Großserie muss das aber auch günstig sein, und damit kommen billigere Bauteile und Komponenten rein, und dann ist die Lebensdauer wieder schlechter.

Beispiel: Akku meines weißen MB aus der ersten Baureihe: der Akku war nach ziemlich genau einem Jahr kaputt, die Kapazität sank rapide bis auf 3% ab. Er wurde von Apple getauscht und der jetztige hat nach 1,5 Jahren noch immer über 100% der Nennkapazität (angefangen hatte er mit 140% Kapazität).

Man sieht, dass die Ausführungsqualität in der Großserie sehr schnell geändert werden kann, und die Kosten im Auge behalten werden müssen.
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Knork12.03.09 15:06
Lord_Kodak
Hm, ist hier die Rede von 1000 Watt in 1 Minute? Das wären 60.000 Watt/Stunde... ich will ein Haushaltsgerät sehen welches annähernd so viel zieht. Oder lieg ich falsch?

Hm. Du möchtest bitte nochmal den Physik-Unterricht wiederholen.

Leistung = Energie / Zeit

Watt = Leistung
Joule = Energie
Sekunde = Zeit

1 Watt = 1 Joule / 1 Sekunde


Eine Mikrowelle mit 1000 Watt Leistung benötigt also 1000 Joule elektrischer Energie pro Sekunde.

Wenn Du diese Mikrowelle eine Stunde lang laufen läßt (ich will das strohtrockene Zeug dann aber nicht essen), so wird Dir auf der Stromrechung 1 kWh (eine Kilowattstunde, 1 kW * 1 h, NICHT 1 kW / 1 h) berechnet.
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börp12.03.09 15:11
@Lolipoldie: die meldung ist nicht alt, sondern relativ frisch, sie ähnelt nur anderen meldungen im selben Forschungsgebiet. Wenn du den Link zu nature aufmachst, siehst du dass die Forschungsarbeit erst am 12.03.2009 veröffentlich wurde. ups, ich meine HEUTE!

Tatsächlich sind LiFePO4-Akkus anscheinend nix neues, das Entscheidende ist aber die Entdeckung, dass die "Langsamkeit" der Akkus (Lithium-Ionen-fluss durch das Akku-material = Lade-/Entladecharakteristik) nicht vom verwendeten Material kommen kann (was Simulationen gezeigt haben) und bei Versuchen mit sowas ähnlichem wie "Lithium-Ionen-Pipelines" (Aus Lithium-Phosphat) an der Oberfläche die Lade- und Entladegeschwindigkeit dramatisch erhöht werden konnte.
Laut den MIT-Forschern soll es nur noch 1-2 Jahre dauern, bis die Technik Marktreife hat!

"Lithium-Kristalle in Größe eines normalen Akkus"... Das ist nicht deutsch ("in der Größe eines normalen Akkus" vielleicht), was ist bitte ein "normaler Akku" (Ipod, Handy, Laptop, Auto, ...), und das es nicht einfach Lithium-Kristalle sind lassen wir mal der Einfachheit halber unter den Tisch fallen.

Wo steht das bitte mit dem "Sinken der Kapazität"... habs nirgendwo gefunden und sogar gelesen, dass die Akkus im Vergleich zu handelsüblichen Akkus besser abscheiden - im Standard steht sogar sie hätten garkeinen Verschleiß.

Ich bin ja selber nicht gerade ein Physik-/Elektrotechnik-Junkie, aber der Meldung ist vollkommen entfremdet und dann muss mir aber jemand erklären warum sie überhaupt da steht.

"By tweaking the ratio of iron to phosphorous in the starting mix and heating the material to 600°C under argon for ten hours, the authors created a material that has a glass-like coating that's less than 5nm thick, which covers the surface of pellets that are approximately 50nm across."
Unter 600 grad C wurde der Überzug, die Pipelines, wie auch immer hergestellt, der AKKU wird dann so warm wie ein normaler LiFePO4...
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Switcher2k6
Switcher2k612.03.09 15:16
Find ich auch nicht schlecht. Habe je nach Tagesform auch nur 15-48% Akku nach 254 Zyklen bei meinem Early2k6 MacBook.

Tagesform bedeutet: Mal hab ich 848mAh von ursprünglich 5020mAh, mal 2448mAh...
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n-e-r-d
n-e-r-d12.03.09 15:37
Der Artikel ist falsch übersetzt:
Bereits nach 200 Zyklen sank die Kapazität um 33 Prozent, nach 400 Zyklen um 50 Prozent.

falsch, im Original steht:
Going from a rate of 2 Coulombs to 200 dropped the total capacity down to about 110mAh/g, but increased the power rate by two orders of magnitude (that's a hundred-fold increase) compared to traditional lithium batteries. Amazingly, under these conditions, the charge capacity of the battery actually increased as it underwent more charge/discharge cycles. Doubling the charge transport to 400C cut the capacity in half, but again doubled the power rate. At the 400C rate, the entire battery would discharge in as little as nine seconds. That sort of performance had previously only been achieved using supercapacitors.


Es geht hier um Coulomb, (bin kein Physikexperte), wenn die Stromrate erhöht wird, verringert sich halt die Kapazität - aber es hat nichts mit Ladezyklen zu tun. Im Gegenteil, es war überhaupt nicht erkennbar, dass die Kapazität wegen der Ladezyklen abnimmt:
Running it through 50 charge/discharge cycles revealed no significant change in the total capacity of the battery.

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Duffman
Duffman12.03.09 16:45
Toll! 10 Sekunden, um das iPhone zu laden. 60 Minuten, bis das iPhone von 600° C auf handwarm abgekühlt ist. Von der Feuergefahr, durchglühenden Schaltkreisen, schwarz werdenden Displays und schmelzendem Plastik mal ganz abgesehen.
A life without walls needs no Windows!
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n-e-r-d
n-e-r-d12.03.09 17:07
Der Artikel ist einfach nur mies übersetzt, sollte mal korrigiert werden.
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mankimania
mankimania12.03.09 17:51
Der Artikel ist einfach nur mies übersetzt, sollte mal korrigiert werden.
@nerd sagte ich doch oben schon dass coulumb nichts mit zyklen zu tun hat, wenigstens bin ich nicht der einzige der das mekrt
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julesdiangelo
julesdiangelo13.03.09 02:51
Finde das insgesamt für Autos viel interessanter.

Immerhin ein erster Schritt, denn wer will schon mit seinem (reinen) Elektroauto 90 Minuten an der Tankstelle verbringen? Damit würden Elektroautos auch für weite Strecken interessanter und damit für den breiten Markt. Schade nur, dass Strom in seiner Produktion immernoch so unsauber ist.

Summiert man Optimierungsmöglichkeiten, wie z.B. die Reibungsenergie der Bremsen zum wiederaufladen der Akkus zu verwenden, Wasserstoff Anstelle von Produkten aus Erdöl/Gas zu verwenden, sowie den daraus resultierenden Hybridantrieb, rückt damit ein Fahrzeug, welches Fahrspaß, hohe Reichweiten und Umweltschutz unter einen Hut bringen könnte, in greifbare Nähe. Vielleicht erlebe ich es noch in meinem Leben.
bin paranoid, wer noch?
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Knork13.03.09 12:59
Summiert man Optimierungsmöglichkeiten, wie z.B. die Reibungsenergie der Bremsen zum wiederaufladen der Akkus zu verwenden,

Die meisten Elekro-Autos machen das bereits jetzt schon.
Wasserstoff Anstelle von Produkten aus Erdöl/Gas zu verwenden,

Und der Wasserstoff wächst auf Bäumen? Gegenwärtig wird der Wasserstoff durch Aufspaltung von Erdöl-/Erdgas-Produkten gewonnen. Ist also witzlos.
sowie den daraus resultierenden Hybridantrieb, rückt damit ein Fahrzeug, welches Fahrspaß, hohe Reichweiten und Umweltschutz unter einen Hut bringen könnte, in greifbare Nähe. Vielleicht erlebe ich es noch in meinem Leben.

Es gibt da ein Projekt, bei welchem man nicht das Auto an die Steckdose stöpselt, sondern den gesamten Akku austauscht (leeren Akku gegen vollen Akku). Der Akku hat einen Stromentnahme-Zähler, Du bezahlst beim Akku-Tausch den entnommenen Strom und erhälst den nächsten vollen Akku.

Wenn keine Akku-Tauschstation in der Nähe ist (z.B. in jedem Einkaufszentrum und jeder Tankstelle), kannst Du Dir selber zwei Akkus kaufen, einer steht im Auto, der andere zuhause an der Steckdose.

Somit kannst Du binnen 5 Minuten wieder die volle Reichweite haben.

Das Projekt hört sich zumindest interessant und praktisch an, muß nur noch umgesetzt werden...
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berlondo
berlondo14.03.09 14:07
Knork
Wasserstoff Anstelle von Produkten aus Erdöl/Gas zu verwenden,

Und der Wasserstoff wächst auf Bäumen? Gegenwärtig wird der Wasserstoff durch Aufspaltung von Erdöl-/Erdgas-Produkten gewonnen. Ist also witzlos.


Nicht unbedingt. Soweit mir bekannt, ist die Energieausbeute bei der Herstellung von Wasserstoff aus Erdöl höher, als wenn Diesel oder Benzin daraus hergestellt werden. Um wieviel höher, weiß ich aber leider nicht und habe auf die schnelle auch keine Angabe hierzu gefunden.

Gruß, berlondo
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