Superbatterien für Flugzeuge: Lithium-Luft-Batterien mit doppelter Energiedichte wie Lithium-Ionen-Akkus

Einem Team von Wissenschaftler:innen des National Institute for Material Science in Japan hat mithilfe des Konglomerats Softbank eine Lithium-Luft-Batterie entwickelt, die eine rekordverdächtige Energiedichte von mehr als 500 Wattstunden pro Kilogramm aufweist. Damit hat der neuartige Akku etwa die doppelte Energiedichte eines Lithium-Ionen-Akkus aus dem Tesla Model 3. Ein möglicher Einsatzzweck für solche Batterien ist neben der Verwendung in Elektroautos der Einsatz in der Luftfahrt.

Unerreichte Energiedichte

Bei der von den Forscher:innen entwickelten Batterie wird die bisher höchste Energiedichte sowie die längste Zyklenlebensdauer erreicht. Hinzu kommt, dass der Akku sogar bei Raumtemperatur geladen und wieder entladen werden kann. Der Luft-Ionen-Akku-Prototyp besteht aus insgesamt zehn gestapelten Zellen und kommt auf eine Größe von 4 x 5 Zentimetern. Laut den Forscher:innen kann die Batterie lange gelagert werden, neigt kaum zu Dendritenbildung und ist relativ umweltfreundlich. Bei Dendriten handelt es sich um Ablagerungen, die mit steigender Anzahl von Zyklen an der Anode entstehen und die Gefahr eines Brandes verursachen.

„Wir haben mit der Lithium-Luft-Batterie eine Energiedichte der Weltklasse erreicht. Das ist ein großer Schritt auf dem Weg zur praktischen Anwendung„, erklärt Shoichi Matsuda vom National Institute for Materials Science. Neben der Verwendung in Mobiltelefonen und Elektroautos sei auch ein Einsatz in elektrischen Passagierflugzeugen zum Einsatz kommen.

Magische Grenze für Passagierflugzeuge

Für den Einsatz in Passagierflugzeugen eignet sich der Akku vorrangig wegen seiner hohen Energiedichte. Der Wert von 500 Wattstunden pro Kilogramm ist in den Augen vieler Ingenieure der. kritische Punkt, ab dem elektrische Passagierflugzeuge in den Bereich des denkbaren Rücken. „Das ist so etwas wie der heilige Gral. Wenn Sie über eine große Distanz vollelektrisch fliegen wollen, werden die aktuellen Lithium-Ionen-Akkus das nicht tun, weil sie zu groß und zu schwer werden„, so Patrick Wheeler, Global Director des Institute of Aerospace Technology und Professor am Department of Electrical and Electronic Engineering an der University of Nottingham.

Aber auch in der Elektroauto-Industrie, in der Reichweitenangst nach wie vor ein Problem darstellt, wäre solch ein Akku willkommen. Mit den Lithium-Luft-Batterien wäre eine deutliche Erhöhung der Reichweite möglich.

Allerdings sind derartige Batterien derzeit noch weit entfernt von der Serienreife. Ein erheblicher Gewichtsanteil der Lithium-Luft-Batterien fällt auf schwere, inaktive Komponenten, die nicht direkt an Prozessen in der Batterie beteiligt sind. Die verwendeten Materialien sind zudem recht teuer, weshalb derzeit aktiv nach Alternativen in Form neuer Batteriematerialien gesucht wird. Die Marktreife solcher Batterien wird daher nicht vor den 30er-Jahren dieses Jahrhunderts erwartet.