Aktuelle und zukünftige Akkutechnologien

Zink-Matrix-Akku

Die Firma Intel und das Unternehmen Zinc Matrix Power demonstrierten auf dem Intel Developer Forum im September 2004 erste Prototypen von Akkus mit der Zink-Matrix-Technologie. Diese basiert auf einem speziellen wieder aufladbaren Zink-Alkaline-Akkumulator. Die Zink-Matrix-Architektur soll im Vergleich zu Li-Ionen-Akkus die doppelte Laufzeit von Notebooks ermöglichen.

Der Zink-Matrix-Akku besteht aus einer Metalloxid-Kathode und einer Zink-Matrix-Anode. Als Elektrolyt dient ein Polymer auf alkalischer Wasserbasis. Die Kathode setzt sich aus Metalloxid-beschichteten Partikeln zusammen, die ein Bindestoff zusammenhält. Um die mechanische Stabilität der Kathode zu verbessern, benutzt der Hersteller die Faserverbund-Technologie. Auch die Anode des Zink-Matrix-Akkus ist ein Kombinationswerkstoff. Dabei sind kleine Zinkkörner in einer Polymer-Kunststoffmatrix verschmolzen. Als Separatoren zwischen Kathode und Anode dienen ein bis zwei Millimeter dicke Zellulose-Lamellen, die Wasserstoff-permeable Poren enthalten.

Bei der Entladung der Zink-Matrix-Zelle entstehen an der Anode Zinkoxid und Hydroxid-Ionen. Durch die Zink-Matrix-Struktur können die Ionen ungehindert zur Anode gelangen, dagegen wird das Freisetzen von Zinkoxid in das Elektrolyt verhindert. Der Vorteil dieser Technik: Bei der Rekombination beziehungsweise beim Ladevorgang entstehen keine unliebsamen Zinkoxid-Brücken, so genannte "Dendrites", die die Separatoren durchdringen und einen Kurzschluss verursachen können. Darüber hinaus können sich die Anode und die Kathode nahezu vollständig regenerieren, so dass mehr als 100 Lade- und Entladezyklen die Kapazität des Akkus nicht signifikant beeinflussen. Zusätzlich wird das Entstehen von Sauer- und Wasserstoffgasen in der Akkuzelle verhindert. Eine Explosionsgefahr durch Überdruck ist damit ausgeschlossen.

Die Zink-Matrix-Akkutechnologie besteht aus umweltverträglichen und recycelbaren Materialien. Da überwiegend preiswerte Materialien zum Einsatz kommen, sind die Herstellungskosten gering. Der Akku bildet ein geschlossenes luftdichtes System und zeichnet sich durch niedrige Selbstentladung ohne Memory-Effekt sowie hohe Energiedichte beziehungsweise elektrische Kapazität aus.

Erste Prototypen der Zink-Matrix-Zellen liefern bei 1,6 V Spannung eine Kapazität von 10 Ah. Der Energie-Inhalt eines Akkupacks mit acht verbundenen Zellen liegt bei zirka 120 Wh. Das reicht, um ein Notebook bis zu zehn Stunden mit genügend Energie zu versorgen. Erste Samples von Akkus mit Zinc-Matrix-Technologie soll es ab Mitte 2005 geben. Die Massenfertigung avisiert Zinc Matrix Power in Zusammenarbeit mit Intel für das Jahr 2006.