Explosionssicherer Hochleistungs-Akku

Lithium-Ionen-Batterien sind bei Recyclern wegen ihrer Explosionsgefahr gefürchtet. Wissenschaftlern ist es jedoch gelungen, eine Alternative in Form eines Aluminium-Ionen-Akkus zu entwickeln. Er soll nicht nur langlebiger und preisgünstiger sein, sondern auch in Sachen Sicherheit punkten.

Forscher entwickeln Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus


Forscher an der Standford Universität haben einen Aluminium-Ionen-Akku entwickelt, der eine Reihe von Vorteilen gegenüber Alkali-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus mit sich bringen soll: Er lade sich sehr schnell auf, sei langlebig, preiswerter und nicht so umweltschädlich wie die anderen Batterietypen. Der vielleicht wichtigste Vorteil, mit dem der neue Akku punkten kann: „Diese Technologie bietet eine sichere Alternative zu bisherigen Lithium-Ionen-Akkus“, sagt Chemieprofessor Hongjie Dai. „Unsere neue Batterie fängt selbst dann kein Feuer, wenn man sie durchbohren würde.“ Lithium-Batterien dagegen seien unberechenbar und könnten unvorhersehbar explodieren.

Masse der verwerteten Batterien in Deutschland nach Batterietyp in den Jahren 2012 und 2013 (in Tonnen) Aluminium wird bereits seit Langem als attraktiver Werkstoff für die Herstellung von Batterien betrachtet. Das Leichtmetall ist kostengünstiger als Lithium und schwer entflammbar und hat darüber hinaus eine hohe Speicherkapazität. Doch bislang ist es nicht gelungen, kommerziell rentable Aluminium-Akkus zu entwickeln. „Eine große Herausforderung bestand darin, Kathodenmaterialien zu finden, die auch nach Tausenden von Auf- und Entladezyklen noch genügend Spannung produzieren“, erklärt Dai. Die meisten Aluminium-Akkus, die in der Vergangenheit entwickelt wurden, hätten aber nur rund 100 Ladezyklen durchgehalten –viel zu wenig für alltägliche Anwendungen.

Der neu entwickelte Aluminium-Ionen-Akku soll über 7.500 Ladezyklen aushalten. Damit übertrifft er einen typischen Lithium-Ionen-Akku bei Weitem. Diese machen laut Dai 1.000 Zyklen mit. Möglich mache das die Verwendung von Graphit als Kathodenmaterial. Den Standford-Wissenschaftlern ist es gelungen, ein paar Arten Graphitmaterial zu identifizieren, die sich besonders gut für eine Verwendung in Aluminium-Akkus eignen. Im Versuch haben sie zudem die Aluminium-Anode und die Graphit-Kathode zusammen mit einer ionischen Flüssigkeit als Elektrolyt in einer flexiblen polymerbeschichteten Hülle eingebettet. „Der Elektrolyt ist ein Salz, das bei Raumtemperatur flüssig ist. Daher ist es sehr sicher“, sagt Doktorand und Mitverfasser der Studie Ming Gong.

Da der Akku elastisch sei, könne man ihn biegen und falten. „Das bietet Potenzial für die Nutzung in flexiblen kleinen Elektronikgeräten“, so Gong. Aluminium-Akkus seien aber auch als Speichermedium für erneuerbare Energien denkbar. „Sie speichern schnell die Energie, wenn sie entsteht und geben sie auch schnell ins Stromnetz ab, wenn sie gebraucht wird.“

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