Abo
  • Services:
Anzeige
Lithium ist die Grundlage für heutige Akkus. Nach Alternativen wird gesucht.
Lithium ist die Grundlage für heutige Akkus. Nach Alternativen wird gesucht. (Bild: Wikimedia)

Akkutechnik: Was, wenn nicht Lithium?

Lithium ist die Grundlage für heutige Akkus. Nach Alternativen wird gesucht.
Lithium ist die Grundlage für heutige Akkus. Nach Alternativen wird gesucht. (Bild: Wikimedia)

Lithium-Akkus liefern heute Strom für alles - vom Handy bis zum Elektroauto. Aber was, wenn das Lithium knapp und zu teuer wird? Wissenschaftler arbeiten längst an Alternativen.

Auf der Suche nach einer Batterie mit möglichst hoher Kapazität sind Forscher mit dem Lithium-Akku fündig geworden. Inzwischen gibt es allerdings Befürchtungen, dass wichtige Rohstoffe wie Lithium und Kobalt knapp werden, wenn solche Akkus auch in großen Mengen für Fahrzeuge und zur Speicherung im Stromnetz produziert würden. Nach Alternativen zur Lithium-Ionen-Technik wird längst geforscht.

Anzeige

Auf der Suche nach einem Ersatz für Lithium nehmen Forscher das Periodensystem der Elemente systematisch unter die Lupe. Vor allem Elemente der ersten Hauptgruppen kommen infrage, also Elemente, die Elektronen abgeben können. Außerdem sollten die Atome möglichst leicht sein, denn die Energie zur Abgabe eines Elektrons bewegt sich immer ungefähr in der gleichen Größenordnung. Je schwerer die Atome eines Elements, um so weniger Energie kann damit im Vergleich zur Masse gespeichert werden.

Natrium-Batterien werden schon gebaut

Der erste brauchbare Kandidat ist Natrium. Beryllium und Bor sind viel zu selten, aber Natrium kann in beliebigen Mengen aus Meer- und Steinsalz gewonnen werden. Es befindet sich in der ersten Hauptgruppe und hat damit ähnliche chemische Eigenschaften wie Lithium, ist aber dreimal so schwer. Das begrenzt die theoretische Speicherfähigkeit von Natrium-Akkus, aber auch in Lithium-Akkus macht das Lithium nur einen sehr kleinen Teil des Gewichts aus.

Die ersten Natrium-Schwefel-Akkus wurden vor 50 Jahren bei der Ford Motor Company entwickelt. Die Akkuzellen erreichten schon damals eine Energiedichte von 133 Wattstunden pro Kilogramm, besser als aktuelle Lithium-Eisenphosphat-Zellen. Die hohe Energiedichte erreichten sie, weil die Anode aus reinem Natrium besteht, was bei Lithium-Akkus immer noch eine experimentelle Technik ist. Was hier nach einem idealen Ersatz klingt, birgt aber tatsächlich einige große Probleme.

Natrium-Schwefel-Akkus sind heiße Teile

An reinen Natriumanoden würden Verästelungen beim Laden des Akkus entstehen, wie beim Lithium-Akku auch. Aber dieses Problem umging Ford ganz einfach. Es ist ein Hochtemperaturakku, der bei rund 300 Grad Celsius betrieben wird. Damit ist sowohl die Natriumanode als auch die Schwefelkathode flüssig und es kann keine Verästelung entstehen. Zwischen der Natriumanode und der Schwefelkathode befindet sich eine Membran als fester Elektrolyt, der aus Aluminiumoxid erzeugt wird.

In der Kathode entstehen dabei Natriumsulfide aus je zwei Natrium- und drei Schwefelatomen und geben dabei Energie ab. Diese sind aber nur noch bei den hohen Temperaturen flüssig. Das nächste Problem ist die schlechte elektrische Leitfähigkeit von Schwefel und den Sulfiden. Die Schwefel-Kathode besteht deshalb zu einem großen Teil aus Graphit, ohne das der Akku kaum Strom abgeben könnte.

Keines der Materialien ist knapp. Aber die Akkuzellen benötigen eine ganze Infrastruktur, um die Temperaturen zu halten und die Zellen vor Beschädigung zu schützen. Dazu werden die Akkus isoliert, versiegelt und die Akkuzellen in Sand verpackt. Flüssiges Natrium ist feuergefährlich und kann nur durch bestimmte Löschpulver gelöscht werden. Entsprechend muss die ganze Anlage auf Sicherheit ausgelegt werden. Es ist nicht der Ford Motor Company geschuldet, dass diese Batterien nicht in Autos eingesetzt werden.

Trotzdem wurde die Technik weiter verfolgt und verbessert. Die Akkus werden in speziellen Containern geliefert und wiegen mehrere Tonnen, um große Energiemengen in Stromnetzen zwischenzuspeichern. In dieser Form speichert der Akku rund 100 Kilowattstunden pro Tonne Gewicht. Bei der Entwicklung dieser Akkus haben sich vor allem die Stadtwerke von Tokyo verdient gemacht - die Tokyo Electric Power Company - TEPCO.

Inzwischen läuft aber auch die Entwicklung von Natrium-Ionen-Akkus, die bei Zimmertemperatur funktionieren.

Akkuforscher bewahren einen kühlen Kopf 

eye home zur Startseite
Gucky 02. Mai 2017

Lithium hat die Ordnungszahl 3, ist aber nicht das dritt häufigste.

crade 26. Apr 2017

Ich will die dinger erst einmal fertig laufen sehen. Vollmundige Versprechungen haben...

Eheran 25. Apr 2017

Wie kommst du dazu mein Fachwissen anzuzweifeln und dann 0815 daher zu reden? Spar dir...

M.P. 24. Apr 2017

Für Helium und die Erde ist das, was Du sagts Quatsch https://de.wikipedia.org/wiki...

Elchinator 23. Apr 2017

Was die anfassen, fliegt nur in die Luft und strahlt für Jahrtausende! Aber abseits...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. KVM ServicePlus - Kunden- und Vertriebsmanagement GmbH, Halle
  2. Alfred Kärcher GmbH & Co. KG, Winnenden bei Stuttgart
  3. über duerenhoff GmbH, Raum Stuttgart
  4. msg DAVID GmbH, Braunschweig


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. (reduzierte Überstände, Restposten & Co.)

Folgen Sie uns
       


  1. Age of Empires Definitive Edition Test

    Trotz neuem Look zu rückständig

  2. Axel Voss

    "Das Leistungsschutzrecht ist nicht die beste Idee"

  3. Bayern

    Kostenloses WLAN auf Autobahnrastplätzen freigeschaltet

  4. Waymo

    Robotaxis sollen 2018 in kommerziellen Betrieb gehen

  5. Glasfaserkabel zerstört

    Zehntausende Haushalte in Berlin ohne Telefon und Internet

  6. US-Gerichtsurteil

    Einbetten von Tweets kann Urheberrecht verletzen

  7. Anklage in USA erhoben

    So sollen russische Trollfabriken Trump unterstützt haben

  8. Gerichtsurteil

    Facebook drohen in Belgien bis zu 100 Millionen Euro Strafe

  9. Microsoft

    Windows on ARM ist inkompatibel zu 64-Bit-Programmen

  10. Fehler bei Zwei-Faktor-Authentifizierung

    Facebook will keine Benachrichtigungen per SMS schicken



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Hightech im Haushalt: Der Bügel-Battle fällt leider aus
Hightech im Haushalt
Der Bügel-Battle fällt leider aus
  1. Smart Home Hardwareteams von Nest und Google werden zusammengeführt
  2. Lingufino Sprachgesteuerter Kobold kuschelt auch mit Datenschützern
  3. Apple Homepod soll ab Frühjahr 2018 in Deutschland erhältlich sein

Kingdom Come Deliverance im Test: Mittelalter, Speicherschnaps und klirrende Klingen
Kingdom Come Deliverance im Test
Mittelalter, Speicherschnaps und klirrende Klingen
  1. Kingdom Come Deliverance Von unendlich viel Rettungsschnaps und dem Ninja-Ritter
  2. Kingdom Come Deliverance Auf der Xbox One X wird das Mittelalter am schönsten
  3. Kingdom Come Deliverance angespielt Und täglich grüßt das Mittelalter

Chargery: 150 Kilo Watt auf drei Rädern
Chargery
150 Kilo Watt auf drei Rädern
  1. Elektromobilität China subventioniert Elektroautos mit großer Reichweite
  2. Elektromobilität Dyson entwickelt drei Elektroautos
  3. Elektromobilität SPD will höhere Kaufprämie für Elektro-Taxis und Lieferwagen

  1. Re: AoE II HD

    Ach | 09:21

  2. Ihr habt mit einem 2D spiel eine 980ti auf 20 FPS...

    quineloe | 09:19

  3. Re: 2-Fache Redundanz = 2-Facher Preis --- Zahlst...

    Bautz | 09:18

  4. Das Problem der Presse ist nicht Google,

    sttn | 09:17

  5. Re: Nachfolger MEGA65 (kompatibel zum C64)

    Yanuu | 09:16


  1. 09:01

  2. 07:05

  3. 06:36

  4. 06:24

  5. 21:36

  6. 16:50

  7. 14:55

  8. 11:55


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel