Auch Aluminium-Ionen-Akkus haben es schwer am Markt

Die größte Schwäche der Aluminium-Ionen-Akkus ist derzeit ihre Energiedichte. Mit 40 Wattstunden pro Kilogramm bewegt sie sich auf dem Niveau von Blei-Akkus, wenn nur das Gewicht der Elektroden und des Elektrolyten berücksichtigt wird. Eine vollständige Akkuzelle hätte eine nochmals deutlich niedrigere Energiedichte. Die Kapazität konnte in Experimenten zwar noch einmal verdoppelt werden, allerdings nur mit einer Kathode aus einem Schaum aus plasmageätzten Graphenstreifen statt eines Graphitschaums.

Der Aufwand hat einen guten Grund. Während die Kapazität der Akkus niedrig ist, konnten sie ungewöhnlich hohe Ladeströme und viele Ladezyklen verkraften. Das vollständige Laden dauert nur eine Minute. Insofern eine einfache Kathode aus Graphit verwendet wird, wären auch die Rohstoffe billig und leicht zu beschaffen. Technisch könnten sie Blei-Akkus in Autos ersetzen und durch die Schnellladung auch ganz neue Anwendungen möglich machen. Allerdings ist die Forschung noch nicht weit fortgeschritten und es gibt keine Industrieanlagen, die solche Batterien sofort fertigen könnten.

Die Forschung an Aluminium-Ionen-Akkus ist zwar schon Jahrzehnte alt, aber erst seit 2010 wurde das Feld gezielt gefördert und es hat noch viel Potenzial. Aluminium liegt neben Magnesium in der dritten Hauptgruppe des Periodensystems. Es kann gleich drei Elektronen abgeben, was in der Theorie eine ähnliche Energiedichte wie Lithium ermöglicht. Die Praxis ist davon noch weit entfernt. Paradoxerweise verzögert hier die Möglichkeit einer starken Verbesserung die Einführung auf dem Markt.

Noch ist Lithium zu billig

Die Umsetzung einer solchen Technologie in ein fertiges Produkt benötigt nicht nur viel Zeit, sondern auch hohen Kapitalaufwand. Dazu kommt die technologische Unsicherheit, ob der angestrebte Produktionsprozess überhaupt zuverlässig und wirtschaftlich funktioniert. Diese Entwicklungsarbeiten sind oft mit noch größerem Aufwand und größeren Unsicherheiten als die Entwicklung eines neuen Akkus verbunden. Dabei kann immer noch jederzeit eine verbesserte Zelle mit einer völlig anderen Technik entwickelt werden.

Ein Investor, der heute in Anlagen zum Bau solcher Akkus auf Graphitschaum-Basis investieren würde, müsste dann seine Investitionen abschreiben und wieder von vorn anfangen. Dabei findet alles auf einem etablierten Markt statt. Der Hersteller eines Aluminium-Ionen-Akkus muss sich gegen andere Konzepte bewähren und kann dabei keinen höheren Preis verlangen, nur weil seine Technik neu ist. Das Gleiche gilt auch für Natrium-Ionen-Akkus und andere Technologien.

Es darf auch nicht das Ziel der Forschung vergessen werden. Es geht nicht darum, die Lithium-Ionen-Akkus vom Markt zu verdrängen, sondern eine Alternative für den Fall zu haben, dass Lithium als Rohstoff zu knapp oder zu teuer wird. Sollte dieser Fall eintreten, ändert sich das ganze Kalkül der Investition und selbst eine unterlegene Technik hätte durch niedrigere Preise Chancen am Markt.