Revolution bei Batterien-Technologie

Erst jetzt wird an wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien geforscht, denn das Verfahren ist kompliziert. Einer der Verfechter von solchen Akkus ist die norwegische Sintef-Gruppe und deren Schweizer Vermarktungsgesellschaft ReVolt. Nach Firmenangaben soll es gelungen sein, Prototypen bereits 300 bis 500 Lade-/Entladezyklen zu entlocken. Derzeit arbeiten die Forscher intensiv an der Zusammensetzung des flüssigen Elektrolyten und an der Verbesserung der Luft-Elektrode.

Einen Nachteil werden die Zink-Luft-Akkus aber in keinem Fall los: die Energieeffizienz ist nicht besonders hoch. Das zeigt sich deutlich beim Laden der Akkus. Dann ist die Spannung etwa doppelt so hoch wie beim Entladen, es geht also Energie verloren.

Besser schneiden wiederaufladbare Akkus auf Lithium-Luft-Basis ab, die ebenfalls weltweit hastig entwickelt werden. Dort ist man bei 50 bis 100 Ladezyklen angelangt, was aber für den Alltag ebenfalls nicht ausreicht. Dazu kommt ein Nachteil von Lithium, der in der Vergangenheit schon zu blamablen Rückrufaktionen von Mobilgeräten geführt hat: Lithium gilt als sehr reaktiv und deshalb als brandgefährlich.

Auch für die Mittelschicht im Akku gibt es verschiedene Varianten, mit jeweils Vor- und Nachteilen. Zum einen soll der Elektrolyt kein Wasser enthalten. Bei hohen Spannungen kann sich Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten, was die Haltbarkeit der Batterie verkürzt. Deshalb ist darauf zu achten, dass der Akku im Gerät gut gegen Wasserdampf und Kondensation aus der Luft abgeschirmt ist.

So experimentieren Forscher jetzt damit, ionische Flüssigkeiten als Elektrolyt einzusetzen. Spezielle flüssige Salze werden erprobt, die beispielsweise auch höheren Temperaturen statthalten müssen. Ein Durchbruch mit dieser Technik scheint noch nicht gelungen, es fehlen insbesondere noch Erfahrungen mit der Lebensdauer solcher Elektrolyte.

Mit hohen Temperaturen können feste Elektrolyte hingegen gut umgehen, im Gegenteil, sie brauchen sie sogar. Wird etwa Keramik als Elektrolyt verwendet, dann sind Betriebstemperaturen von 80 Grad und mehr notwendig. Das führt dazu, dass das Einsatzgebiet solcher Batterien begrenzt ist. Mobilgeräte gehören in jedem Fall nicht dazu.

Da mit herkömmlicher Technik kein schneller Durchbruch in Sicht ist, gehen manche Labors ganz neue Wege. Die Forscher am Imperial College in London beispielsweise haben ein Material entwickelt, das elektrische Energie speichern und abgeben kann. Es ist aber auch ziemlich fest und dabei leicht genug, um es als Bauteil für Autos verwenden zu können. “Das ganze Auto ist die Batterie”, könnte man sagen. Der neue Stoff würde PKWs leichter und kompakter machen, was ebenfalls hilft, Energie zu sparen.