Eine aktuelle entwickelte Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie könnte laut der Universität Tohoku zu einem Durchbruch führen. Die Variante aus metallischem Kalzium ist kostengünstiger und benötigt Rohstoffe, die einfach verfügbar sind. Außerdem könnte damit die Reichweite von E-Autos erhöht werden.
Eine neue Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie haben Forscher der Universität Tohoku entwickelt. Die Anode besteht aus metallischem Kalzium (Ca), die Kathode wiederum aus Kupfersulfid, das mit Nanopartikeln aus Kohlenstoff dotiert ist. Der Elektrolyt, der sich zwischen den Elektroden befindet, ist ein Hydrid, also ein Molekül, das Wasserstoff enthält. Der Prototyp hat 500 Lade- und Entladezyklen schadlos überstanden. Am Ende des Tests lag die Kapazität noch bei 92 Prozent.
Reichweite von E-Autos kann erhöht werden
Kalzium, Kupfer und Kohlenstoff kommen auf der Erde in großen Mengen vor, im Gegensatz zu den Rohstoffen, aus denen Lithium-Ionen-Batterien hergestellt werden. Kupfersulfid hat eine theoretische Kapazität von 560 Milliamperestunden pro Gramm, das ist zwei- bis dreimal so viel wie bei Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien. Entsprechend würde die Reichweite von E-Autos steigen.
Die Gruppe um Kazuaki Kisu ist zuversichtlich, dass ihr Prototyp dazu beitragen wird, die Erforschung von Kathodenmaterialien für Ca-basierte Batterien voranzutreiben. “Unsere Studie bestätigt die Machbarkeit von Ca-Metall-Anoden für den Langzeitbetrieb, und wir hoffen, dass die Ergebnisse die Entwicklung von Ca-Metall-Batterien beschleunigen werden”, verdeutlicht Kisu.
Alternative ist kostengünstiger
Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien sind nötig, weil die Lithium- und Kobalt-Vorräte der Erde möglicherweise nicht reichen, wenn die Elektrifizierung weiter vorangetrieben wird. Stromspeicher sind nicht nur für E-Autos und andere elektrisch betriebene Fahrzeuge nötig, sondern auch zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie für Zeiten, in denen zu wenig Wind- und Solarstrom produziert wird. Zudem sind Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien deutlich kostengünstiger herzustellen, weil Materialien wie Ca, Kupfer, Natrium, Schwefel, Zink, Aluminium und andere leicht verfügbare Rohstoffe eingesetzt werden können. Doch bisher ist kein alternativer Batterietyp so weit ausgereift wie die Lithium-Ionen-Batterie.
(pi)
