Neuer Stromspeicher: MIT-Entwicklung ist nur 1/10 so teuer wie Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus stellten einen erheblichen Fortschritt in der Batterietechnologie dar und haben viele heutige Anwendungen erst möglich gemacht. Folgerichtig erhielten drei der Entwickler später auch den Nobelpreis. Inzwischen ist die Technologie aber ein wenig Opfer ihres eigenen Erfolgs geworden. Denn die Zahl der Akkus ist in den letzten Jahren explodiert. Dies sorgte auch für eine starke Nachfrage nach den benötigten Rohstoffen wie Lithium – und steigende Preise. Diese dürfte in den nächsten Jahren noch weiter zunehmen. Denn neben Akkus für weitere Elektroautos werden beispielsweise auch dringend Energiespeicher benötigt. Der Hintergrund: Je mehr Wind- und Solarstrom erzeugt wird, desto schwankender fällt die Produktion aus. Speichermöglichkeiten sorgen hier im Idealfall trotzdem für ein stabiles Stromnetz. Forscher am MIT in den Vereinigten Staaten haben sich daher nun nach einer preisgünstigeren Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus umgeschaut – und scheinen tatsächlich fündig geworden zu sein.

Aluminium und Schwefel dienen als neue Elektrodenmaterialien

Dabei war ihr Ansatz zunächst denkbar einfach: Sie nahmen sich das Periodensystem der Elemente vor und suchten nach einem preiswerten und in großen Mengen verfügbaren Lithium-Ersatz. Zunächst dachten sie über Eisen nach. Das Metall wies aber nicht die gewünschten elektrochemischen Eigenschaften auf. Stattdessen fiel ihre Wahl auf das am häufigsten auf der Erde vorkommende Metall: Aluminium. Damit war eines der beiden benötigten Elektrodenmaterialien gefunden. Für den Gegenpart entschieden sich die Forscher dann für Schwefel. Der Vorteil: Das Nichtmetall steht in großen Mengen zur Verfügung und ist demensprechend preiswert. Der Clou bestand nun darin, das richtige Elektrolyt zu finden, um die beiden Elektroden miteinander zu verbinden und eine leistungsfähige Batterie zu erhalten. Hier experimentierten die Forscher zunächst mit speziellen Polymeren. Dieser Ansatz erwies sich aber als nicht erfolgreich. Letztlich entschieden sie sich daher für spezielle geschmolzene Salze.

Die Bildung von unerwünschten Dendriten wird unterbunden

In ersten Tests schlug sich die neue konstruierte Batterie extrem gut: Sie hielt hunderte Zyklen mit extrem hohen Laderaten aus. Überraschenderweise entstanden dabei auch keine sogenannten Dendriten. Diese kleinen Metallteile sammeln sich normalerweise an den Elektroden und überdecken diese irgendwann. Dies verringert die Leistungsfähigkeit und kann zu Kurzschlüssen führen. Die MIT-Forscher hatten hier keineswegs das Ziel, dieses Problem zu lösen. Es könnte ihnen nun aber gewissermaßen als Nebenprodukt gelungen sein. Der große Vorteil der neuen Batterie besteht aber in den geringen Kosten. Diese liegen zwischen einem Sechstel und einem Zehntel niedriger als bei klassischen Lithium-Ionen-Akkus. Die Konstruktion der Forscher hat aktuell die richtige Größe, um damit als Stromspeicher in Einfamilienhäusern oder kleineren Firmen zu dienen. Weitere Anpassungen könnten die Entwicklung auch interessant für Elektroautos machen. Zuvor muss allerdings noch die offizielle Zulassung durchlaufen werden.

Via: MIT