Magnesium-Luft-Batterie: Leistungsstarker Akku ohne seltene Elemente oder Flüssigkeit
Ein Forschungsteam der Universität von Tsukuba(öffnet im neuen Fenster) , Japan, hat eine Batterie entwickelt, die das Potenzial besitzt, zukünftig auch in Elektroautos und generell für mobile Einsätze Anwendung zu finden. Das liegt zunächst an der Auswahl der Materialien. Neben Magnesium kommen vor allem Kohlenstoff, Chlor und Stickstoff zum Einsatz. Mit dem Verzicht auf seltene Materialien verspricht sich das Forschungsteam in Zukunft ein preiswerte und von Lieferengpässen unabhängige Produktion.
Weil es sich um eine Metall-Luft-Batterie handelt, die Luftsauerstoff für die chemische Speicherung der Energie benötigt, ergibt sich eine zumindest in der Theorie hohe Energiedichte. In den Experimenten konnten Zellen unter Laborbedingungen über 1.000 Wattstunden pro Kilogramm erreichen, das Drei- bis Vierfache kommerzieller Akkumulatoren.
Gitter verhindert chemische Zersetzung
Das Hauptproblem der Technik liegt aber nicht in den elektrischen Leistungswerten. Weil der Elektrolyt zu Teilen auf Magnesiumchlorid basiert und Chlor höchst reaktiv ist, zersetzt sich die Zelle nach wenigen Ladezyklen.
Verhindert werden soll dies durch mit Stickstoff dotiertes Graphen an der Luftkathode. Zudem wird auf einen flüssigen Elektrolyt verzichtet. Stattdessen besitzt es die Eigenschaften von Gel, so dass zusätzlich ein Auslaufen verhindert wird.
Entsprechend sicher soll das System bei äußerer Krafteinwirkung sein. In den Experimenten konnte das Verbiegen der Batteriezelle weder die Leistung verschlechtern noch ein Auslaufen des Gels verursachen.
Fehlen von Laufzeitdaten
Die hohe Leistungsdichte von 1.000 Milliamperestunden je Gramm bei einer Spannung von 1,21 Volt ließ sich in den Laborversuchen über 174 Ladezyklen hinweg stabil halten. Noch ist unklar, wie sich das System über längere Zeit ohne Belastung oder bei wesentlich mehr Ladezyklen verhält.
Optimistisch stimmt das Forschungsteam jedoch, dass der grundlegende Aufbau mit heutigen kommerziellen Batteriezellen vergleichbar ist. Ohne Lithium oder seltene Elemente könnte die Magnesium-Luft-Batterie zu einer echten Alternative werden, in Zukunft.
Die Studie dazu wurde im Chemical Engineering Journal(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht.
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