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Achtfach besser als Lithium: Neuer Akkutyp nimmt Temperaturhürde

Akkus, die Fluorid als Ladungsträger verwenden, können theoretisch viel mehr Energie speichern als heutige Akkus. Nun funktionieren sie auch bei Raumtemperatur.
Batterien und Akkus (Symbolbild)Laden...

Bisher sind Lithium-Ionen-Akkus das Maß aller Dinge. Nur sie sind klein und gleichzeitig leistungsfähig genug für tragbare Elektronik oder gar E-Autos. Doch nun scheint, darauf deutet eine neue Publikation in »Science« hin, eine neue Generation von Energiespeichern in Reichweite, die diese klassischen Akkus weit übertrifft. Fluorid-Ionen-Akkus können achtmal so viel Energie speichern wie ein gleich großer heutiger Akku – rechnerisch jedenfalls. Die Technik hatte allerdings einen besonders für die Hosentasche sehr unpraktischen Haken: Sie funktionierte nur bei Temperaturen über 150 Grad Celsius, zu viel für die meisten Anwendungen. Doch nun ist es einer Arbeitsgruppe um Victoria K. Davis vom Jet Propulsion Lab am Caltech gelungen, eine solche Batterie auch bei Raumtemperatur zu betreiben.

Die entscheidende Verbesserung kommt vom Elektrolyten, jenem leitfähigen Medium, das die Ladungsträger zwischen Kathode und Anode transportiert. Bisher waren die bekannten Elektrolyte für solche Batterien Feststoffe, die nur bei hohen Temperaturen Fluorid hinreichend gut transportierten. Das Team um Davis suchte nun gezielt nach einer neuen Lösung – einer Kombination eines Fluorids mit einem Lösungsmittel, das große Konzentrationen Fluorid löst, das Ion gut leitet und bei der recht hohen Spannung in der Batterie nicht selbst zersetzt wird. Gleichzeitig mussten die elektrischen Anschlüsse auf die neue Elektrolytlösung zugeschnitten werden – mit einer Hülle aus Lanthantrifluorid, das verhindert, dass sich der Kupferkern auflöst. Beim Laden reagiert das Kupfer zu Kupferfluorid, beim Entladen läuft die Reaktion rückwärts. Wie das Team berichtet, durchlief die Versuchsbatterie bei Raumtemperatur bisher sieben Lade- und Entladezyklen, was darauf hindeutet, dass diese potenziellen Hochleistungsakkus noch ein paar Jahre im Versuchsstadium bleiben.

50/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 50/2018

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