Unsere Beziehung zu Lithium-Ionen-Batterien gleicht einer instabilen „Liebes-Hass-Beziehung“. Dank ihnen sind mobile Geräte kompakt und leistungsfähig, doch ihre natürlichen Grenzen zwingen uns, nach Alternativen zu suchen. Eine vielversprechende Technologie ist die Kombination aus Zink und Luft, aber ihre Batterien sind sehr schwer wiederaufladbar. Das bringt uns zur Universität Sydney, wo ein Forscherteam eine Reihe neuer kostengünstiger Katalysatoren entwickelt hat, die günstige wiederaufladbare Batterien mit minimalem Wirkungsgradverlust ermöglichen.
Lithium-Ionen-Batterien: Fluch und Segen
Wer nicht auf eine schwere Alternative mit geringerer Energiedichte umsteigen möchte, für den ist eine Lithium-Ionen-Batterie immer noch die bequemste Option, um mobile Geräte mit Strom zu versorgen. Der Markt ist voller Modelle, sie sind leicht aufladbar und ihre Einsatzmöglichkeiten sind zahlreich – doch ihr Ruf ist nicht gerade makellos. In der Vergangenheit haben wir die Folgen ihres explosiven Temperaments gesehen, etwas, das Samsung mit dem Galaxy-Note-7-Vorfall (inzwischen als Galaxy Note Fan Edition wiederaufgearbeitet) am eigenen Leib erfahren musste. Zudem haben mehrere Fluggesellschaften den Transport von Lithium-Batterien verboten oder schränken ihn je nach Kapazität ein. Kurzum: Die Industrie hat großes Interesse daran, eine sicherere und leistungsfähigere Batterie zu entwickeln. Genau hier kommt die Zink-Luft-Technologie ins Spiel.
Zink-Luft-Batterien: Eine vielversprechende Alternative
Zink-Luft-Batterien sind nichts, was erst in zwanzig Jahren auf den Markt kommt. Tatsächlich sind sie bereits für Hörgeräte und andere persönliche Accessoires erhältlich, aber das Problem ist, dass sie beim Wiederaufladen eine gigantische Herausforderung darstellen. Die bisher einzigen praktikablen Optionen erfordern bei der Herstellung extrem teure Katalysatoren auf Basis von Platin und Iridiumoxid – doch das könnte sich bald ändern. Eine aktuelle Studie von Forschern der Universität Sydney und der Technischen Universität Nanyang untersucht eine neue Gruppe bifunktionaler Elektrokatalysatoren (Sauerstoffreduktion und -erzeugung), die aus häufigen Elementen wie Eisen, Kobalt und Nickel bestehen. Der Schlüssel liegt in der präzisen Kontrolle ihrer Herstellung, die in drei Faktoren unterteilt ist: Größe, Zusammensetzung und Kristallisation.
Erste Testergebnisse: 60 Zyklen und 120 Stunden
Die Labortests zeigen Batterien, die insgesamt 60 Lade- und Entladezyklen mit einer Dauer von jeweils 120 Stunden durchliefen. Der Wirkungsgradverlust lag bei rund 10 Prozent. Damit liegen sie eine Stufe unter ihren Lithium-Ionen-Geschwistern, aber die Informationen deuten darauf hin, dass sie bis zu fünfmal mehr Energie speichern könnten – ohne die damit verbundenen Risiken. Sind wir bereit für eine Batterie, die nur 60 Mal aufgeladen werden kann und fünfmal länger hält? Das hängt davon ab, wie sich diese 120 Stunden im „echten Einsatz“ niederschlagen, und natürlich vom Preis im Regal.
