Neue flexible Lithium-Batterie entwickelt, die fast alles übersteht

Lithium-Ionen-Batterien haben die Art und Weise, wie wir Geräte herstellen und nutzen, für immer verändert. Doch wir sind uns ihrer Grenzen sehr bewusst. Eine davon ist die Sicherheit – mit der Zeit haben wir zahlreiche Fälle von Batterien registriert, die zu miniaturisierten Bomben wurden. Dieses Verhalten hängt direkt mit ihrem Design zusammen. Deshalb hat ein Forschungsteam der Johns Hopkins University einen Prototyp einer Li-Ionen-Batterie entwickelt, die auf einem wässrigen Elektrolyten basiert. Sie ist ungiftig, nicht entflammbar und lässt sich leicht biegen.

Du bist von Lithium-Batterien umgeben. Vielleicht hast du nicht allzu viel darüber nachgedacht, aber es ist wahr. Dein Smartphone hat eine. Dein Tablet eine andere. Die Smartwatch, das Fitband. Dein Laptop besitzt mehrere Zellen. All diese weggeworfenen Telefone in deiner Schublade haben immer noch ihre Batterien. E-Zigaretten, Gamepads, Kopfhörer, E-Reader, Tastaturen und drahtlose Mäuse. Werkzeuge. Man könnte fast sagen, Lithium-Batterien sind wie Plastik – ein zentrales Element unseres modernen Lebens.

Leider sind sie alles andere als perfekt. Wir schätzen ihre Fähigkeit, Energie zu speichern, aber wenn sie katastrophal versagen, ist das Ergebnis immer Feuer. Der Grund für diese Reaktion liegt im Elektrolyten, der aus einer Kombination von entflammbaren Lithiumsalzen und verschiedenen giftigen Chemikalien besteht. Wenn die Barriere, die die Anode von der Kathode trennt, versagt, haben wir einen Kurzschluss und Hitze auf engem Raum. Und wenn all diese Hitze auf den Elektrolyten und die sauerstoffreiche Kathode trifft ... fzzzzt!

Der wässrige Elektrolyt als Alternative

Welche Alternative haben wir also? Eine davon ist die sogenannte wässrige Batterie, die den herkömmlichen Elektrolyten durch eine Salzlösung ersetzt. Das Problem ist, dass sie zu schwach für eine kommerzielle Anwendung sind. Aber ein Forschungsteam im Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University scheint ins Schwarze getroffen zu haben.

Die Batterie ist nicht giftig, nicht entflammbar, kann ohne Schutzhülle funktionieren und ist flexibel wie eine Kontaktlinse. Dazu kommt ihre außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit: Die Forscher haben Prototypen mit Scheren geschnitten, in Salzwasser geworfen, ballistische Einschläge simuliert und sie sogar angezündet – ohne Konsequenzen. Tatsächlich funktionierte eines der verbrannten Teile noch hundert Stunden weiter.

Und das Beste daran ist, dass es sich nicht um eine technische Spielerei handelt, die dauerhaft im Labor bleibt. Das verantwortliche Team steht bereits mit verschiedenen Herstellern in Kontakt, um die neue Chemie in die heutigen Li-Ionen-Produktionslinien zu integrieren.

Der Prozess wäre viel schneller als wir denken: Wässrige Batterien könnten in weniger als 24 Monaten auf den Markt kommen. Was noch fehlt, ist die Optimierung des Elektrolyten, um die Ladezyklen zu erhöhen. Eine gute herkömmliche Li-Ionen-Zelle hält tausend Zyklen, aber wässrige Batterien schaffen nur etwa 10 Prozent davon.

Quelle: Wired

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