Verdrängt Aluminium bald Lithium bei Batterien?
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(Bild: SidorArt / Shutterstock.com)
Aluminium statt Lithium – das könnte die Zukunft der Batterien sein. Chinesische Forscher haben eine neuartige Aluminium-Ionen-Batterie entwickelt. Was sie so besonders macht?
Für die Energiewende sind leistungsfähige und langlebige Batteriespeicher unerlässlich. Sie sollen Strom speichern, wenn Solar- und Windkraftanlagen mehr produzieren, als benötigt wird. Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in Smartphones und Elektroautos zum Einsatz kommen, stoßen dabei an ihre Grenzen. Sie sind nicht nur teuer, sondern ihre Rohstoffe sind auch knapp.
Als Alternative bieten sich Aluminium-Ionen-Batterien an. Aluminium ist günstig, ungiftig und nahezu unbegrenzt verfügbar. Doch bisher hatten diese Batterien zwei entscheidende Schwachstellen: Sie reagierten empfindlich auf Feuchtigkeit, und die Aluminiumelektrode korrodierte schnell. Beides führte zu einem raschen Leistungsverlust.
Festkörperelektrolyt als Schlüssel zum Erfolg
Nun ist einem Forscherteam aus Beijing und Lanzhou ein Durchbruch gelungen. Sie entwickelten einen neuartigen Festkörperelektrolyt, der diese Probleme löst. Das Herzstück ist ein inertes Aluminiumfluoridsalz mit einer porösen Struktur, das die Leitfähigkeit erhöhen soll.
Zusätzlich beschichteten die Forscher die Elektroden mit einer dünnen Schicht aus Fluorethylencarbonat. Diese verhindert, dass sich Aluminiumkristalle bilden, die die Batterieleistung beeinträchtigen.
Die Studie wurde im Magazin der American Chemical Society veröffentlicht.
Beeindruckende Ergebnisse in Labortests
In Experimenten zeigte die so optimierte Aluminium-Ionen-Batterie beeindruckende Eigenschaften. Sie war deutlich unempfindlicher gegenüber Feuchtigkeit und hielt Temperaturen bis zu 200 Grad Celsius stand. Vor allem aber wies sie eine außergewöhnlich lange Lebensdauer auf.
In Labortests hielt die Batterie 10.000 Lade- und Entladezyklen durch, ohne nennenswert an Kapazität zu verlieren. Zum Vergleich: Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien schaffen maximal einige Tausend Zyklen.
Ein weiterer Pluspunkt ist die Nachhaltigkeit. Bis zu 80 Prozent des Aluminiumfluorids lassen sich durch einfaches Waschen zurückgewinnen und in eine neue Batterie einbauen. Auch wenn deren Leistung dann etwas geringer ist, ist das ein wichtiger Schritt zu mehr Ressourceneffizienz.
Noch ein weiter Weg bis zur Marktreife
Trotz dieser vielversprechenden Ergebnisse ist es noch ein weiter Weg, bis die neuen Aluminium-Ionen-Batterien marktreif sind. Die Energiedichte – also die Menge an Strom, die eine Batterie speichern kann – muss noch deutlich erhöht werden. Auch die Langzeitstabilität unter realen Bedingungen muss sich erst noch beweisen.
Dennoch sind die chinesischen Forscher optimistisch. Wei Wang, einer der leitenden Forscher, betont:
Dieses neue Design der Aluminium-Ionen-Batterie zeigt das Potenzial für ein langlebiges, kostengünstiges und hochsicheres Energiespeichersystem. Die Möglichkeit, wichtige Materialien zurückzugewinnen und zu recyceln, macht die Technologie nachhaltiger.