Akkus mit Zink-Luft-Technik für Hörgeräte und Elektroautos

Schweizer Unternehmen löst Probleme bei Metall-Luft-Akkus

Ein Schweizer Unternehmen hat Akkus entwickelt, die leistungsfähiger, sicherer und günstiger als Lithium-Ionen-Akkus sein sollen. Die Akkus basieren auf der Zink-Luft-Technik und sollen im kommenden Jahr zunächst als Knopfzellen für Hörgeräte auf den Markt kommen.

Akkus mit mehr als der doppelten Leistung als Lithium-Ionen-Akkus, deren Produktion aber deutlich weniger kostet - das verspricht das Schweizer Unternehmen Revolt. Die hohe Energiedichte und der geringere Produktionspreis sind nicht die einzigen Vorteile gegenüber den Lithium-Ionen-Akkus, erklären die Schweizer. Die Zink-Luft-Akkus seien zudem umweltverträglicher und sicherer, da sie nicht explodieren könnten.

Verfahren für Akkus

Metall-Luft-Batterien sind nicht neu. Bisher war es jedoch nicht möglich, diese auch als wiederaufladbare Akkus herzustellen. Die Akkus machten schon nach wenigen Ladezyklen schlapp. Revolt verfügt nach eigenen Angaben über Techniken, um leistungsfähige Akkus auf Basis der Zink-Luft-Technik herzustellen.

Eine Metall-Luft-Batterie besteht aus negativen Elektroden aus Metall, in diesem Fall aus Zink, und einer positiven, die aus porösen Strukturen besteht, durch die Sauerstoff aus der Umgebungsluft in die Batterie kommt. Der Sauerstoff wird in der Elektrode in Hydroxyl-Ionen umgewandelt, die dann durch eine Flüssigkeit zu den Zinkelektroden wandern und das Zink oxidieren. Bei dieser Reaktion werden Elektronen freigesetzt, es fließt Strom.

Probleme beim Aufladen

Beim Laden des Akkus wird dieser Prozess umgekehrt: Die Oxidation wird rückgängig gemacht, also das Zinkoxid in Sauerstoff und Zink zerlegt. Hierbei kann es jedoch zu Problemen kommen. So kann das Zink beispielsweise Strukturen, sogenannte Dendriten, ausbilden. Werden diese größer und erreichen die andere Elektrode, kommt es zu einem Kurzschluss. Eine andere Schwierigkeit ist, dass die Flüssigkeit, das Elektrolyt, austrocknen kann und deshalb die Hydroxyl-Ionen nicht mehr zu den Zinkelektroden gelangen können. Die Luftelektrode hingegen verändert sich durch die hohe Ladespannung und verliert schnell an Leistungsfähigkeit.

Das Schweizer Unternehmen hat für diese Schwierigkeiten Lösungen: Verbesserte Elektroden sollen keine Dendriten mehr ausbilden und stabiler sein. Eine weitere Technik soll das Austrocknen des Elektrolyts verhindern. Die Akkus mit den neuen Verfahren überstehen laut Revolt 100 Ladezyklen ohne Einbußen. Erste Akkus mit dieser Technik will Revolt im kommenden Jahr auf den Markt bringen - zunächst als Knopfzellen für Hörgeräte.

Akkus mit neuem Aufbau für Autos

Für Anwendungen in Autos müssen die Akkus erheblich mehr Ladezyklen aushalten. Revolt entwickle deshalb für Elektroautos neuartige Akkus, die vom Aufbau her einer Brennstoffzelle ähnelten, sagte Revolt-Chef James McDougall dem US-Wissenschaftsmagazin Technology Review. Diese Akkus sollen mehrere tausend Ladezyklen überstehen.

Entwickelt wurden die Verfahren für die Zink-Luft-Akkus von der norwegischen Forschungsgesellschaft Stiftelsen for industriell og teknisk forskning (Sintef). Um diese zu vermarkten, wurde 2004 das Unternehmen Revolt in Stäfa bei Zürich gegründet.