Graphit: Vom Bleistift zur Energiespeicherung

Einst bekannt als Hauptbestandteil von Bleistiften, heute unverzichtbare Komponente von Lithium-Ionen-Batterien: Graphit. Bei der Optimierung der Leistungsfähigkeit solcher Batterien spielt die Oberfläche des Minerals eine entscheidende Rolle.

3,5 Millionen Tonnen pro Jahr
Graphit ist die stabilste Form des Kohlenstoffs und wird etwa in Schmiermitteln und Bleistiften verwendet. Die hohe elektrische Leitfähigkeit macht Graphit aber auch zu einem essenziellen Bestandteil vieler elektronischer Produkte wie Batterien, Elektroden und Solarzellen.

Graphit ist heutzutage die treibende Kraft hinter der Lithium-Ionen-Batterietechnologie – bis zu 95 % der Anoden bestehen aus dem Material. Weltweit liegt der Verbrauch derzeit bei 3,5 Millionen Tonnen pro Jahr, Tendenz steigend.

Präzise Messung mit der Nova-Serie
Die Oberfläche des Graphits ist ausschlaggebend für die Batterieleistung. „Sie beeinflusst die Geschwindigkeit, mit der Lithium-Ionen zwischen die Graphitschichten eindringen und diese verlassen können (Lithierungs-/Delithierungsmechanismus). Zu viel Oberfläche könnte jedoch Probleme verursachen, wie eine Kapazitätsverminderung durch unerwünschte chemische Reaktionen. Daher ist es wichtig, das Fräsen des Graphits präzise zu steuern, um die beste Oberfläche für die angestrebten Leistungsmerkmale zu erzielen“, erklärt Dr. Martin Thomas, leitender Wissenschafter bei Anton Paar QuantaTec.

Durch die genaue Messung der Oberfläche kann die Leistung von Graphit in Batterien optimiert werden. Hier kommt die Methode der Gasadsorption zum Einsatz – Instrumente der Anton Paar-Nova-Serie bieten schnelle und genaue Messungen der Oberfläche verschiedener Graphite, einschließlich solcher mit relativ geringer Oberfläche.

Grundlage für nachhaltige Energie
Graphit bleibt ein Eckpfeiler der Batterietechnologie, die Fortschritte in der Messtechnik werden es ermöglichen, die Leistungsfähigkeit von Graphit kontinuierlich zu optimieren und seine Rolle in der Energiewende zu stärken.

„Damit ist klar, dass Graphit nicht nur ein simples Schreibwerkzeug ist, sondern ein hochentwickeltes Material, das eine wichtige Komponente für eine nachhaltige Energiezukunft darstellt“, so Dr. Martin Thomas. „Graphit wird weiterhin eine große Rolle in der Batterietechnologie spielen, durch präzise Messungen und Kontrollen seiner Oberfläche vielleicht eine noch wesentlich größere als bisher.“