Reishülsen für Akkus mit längerer Laufzeit

Wissenschaftler am Korea Advanced Institute of Science and Technology haben Silizium aus Reishülsen gewonnen und in Akkus mit längeren Laufzeiten für moderne Smartphones, Tablets oder Laptops erfolgreich getestet. Reishülsen fallen als landwirtschaftliches Restprodukt in großen Mengen bei der Reisernte an. Die Abfälle werden normalerweise entweder energetisch verwertet oder finden als Zusätze in Düngemitteln oder Isoliermaterial Verwendung. Eine höherwertige Nutzung findet in der Regel nicht statt.

Porosität der Hülsenoberfläche

Mit den neuen Forschungsergebnissen macht der hohe Siliziumgehalt Reishülsen nun für Energiespeicher und als günstige Alternative für langlebige Akkus interessant. Nach Aussagen der koreanischen Wissenschaftler ließe sich mit dem Naturrohstoff vor allem das Problem des allmählichen Kapazitätsverlusts bei Lithium-Ionen-Akkus reduzieren. Der Projektleiter Jang Wook Choi sieht die positiven Ergebnisse in der besonderen Porosität der Hülsenoberfläche begründet. Diese enthält eine Vielzahl winziger Öffnungen, die die Sauerstoffversorgung des Reiskorn gewährleisten. „Die Löcher bieten den Ionen einen Platz, wo sie sich auf den Elektroden während des Lade- und Entladevorganges niederlassen können. Dadurch bleibt die Kapazität der Batterie ohne signifikante Veränderung“, erklärt der koreanische Wissenschaftler.

Zu Testzwecken hat das Forscherteam den Siliziumdioxidanteil der Reishülsen extrahiert und aus dem gewonnen Silizium eine Batterie-Elektrode hergestellt. Bei den Versuchen zeigte sich, dass auch nach 200 Ladezyklen keinerlei Kapazitätsverluste festzustellen waren. Da die Umwandlung von Siliziumdioxid in reines Silizium sehr kostenintensiv ist, arbeiten die Wissenschaftler aktuell an einem marktfähigen Produktionsprozess. Siliziumelektroden hätten das Potenzial, bis zu zehn Mal mehr Energie zu speichern als die heute zur Anwendung kommenden Graphit-Elektroden.

Siliziumdioxid macht in Reishülsen einen relativen Gewichtsanteil von bis zu 20 Prozent aus. Für zwei Drittel der Weltbevölkerung ist Reis Haupternährungsmittel, die weltweite Jahresproduktion liegt derzeit bei rund 422 Millionen Tonnen. Reishülsen könnten also dazu beitragen, den steigenden Bedarf an Batterien und Energiespeichern, auch im Kontext der Elektromobilität zu decken.

Vollständiger Forschungsbericht unter: www.pnas.org

Bildquelle: Jang Wook Choi