Von Elektroautos bis Smartphones: Lithium-Ionen-Akkus halten unsere Elektrogeräte am Leben. Doch die Akkus kommen an ihre Grenzen. Weltweit suchen Wissenschaft und Wirtschaft darum nach leistungsstärkeren Alternativen. Ein Forschungsteam aus Australien hat einen Durchbruch bei einem Super-Akku geschafft: mit Zucker.
Das Rennen um die nächste Superbatterie hat längst begonnen. Denn so gut die heutigen Lithium-Ionen-Akkus auch sind, sie kommen langsam aber sicher an ihre Grenzen – sei es bei der Lebensdauer, bei der Temperaturempfindlichkeit oder auch bei der problematischen Rohstoffgewinnung.
Gleichzeitig gibt es insbesondere bei den Batteriezellen in Elektroautos noch viel Luft nach oben, vom Gewicht der Akkus bis zur Ladekapazität.
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Der Traum wäre ein Super-Akku mit höherer Ladekapazität (und damit mehr Reichweite), einer hohen Ladeleistung (kurze Ladezeiten), geringem Gewicht, langer Lebensdauer und am besten auch noch ohne problematische Rohstoffe. Genau diesem Super-Akku scheint nun ein australisches Forschungsteam näher gekommen zu sein.
Super-Akku mit Schwefel, Lithium – und Zucker
Lithium-Schwefel-Akkus gelten als interessante Alternative zu den gängigen Lithium-Ionen-Akkus. Denn im Labor konnte man bis zu fünfmal höhere Ladekapazitäten demonstrieren.
Nur haben Lithium-Schwefel-Akkus einen großen Nachteil: Sie überleben nicht sonderlich viele Ladezyklen. Denn die Elektroden verschleißen sehr schnell.
Bei Lithium-Schwefel-Akkus passiert nämlich Folgendes: Von der Schwefel-Kathode werden Polysulfide zur Lithium-Anode transportiert. Diese sorgen wiederum dafür, dass das Elektrolyt schnell aufgebraucht wird. Je weniger Polysulfide entweichen, desto besser ist dies für die Lebensdauer des Akkus.
Zucker verringert Verunreinigungen
Genau das hat nun ein Forschungsteam aus Australien auf ungewöhnliche Weise gelöst. Das Team fügte Zucker als Bindemittel ein. Das verringert die Verunreinigungen der Lithium-Anode. Offenbar sorgen die organischen Stoffe dafür, dass weniger Polysulfide entweichen, was die Lebensdauer des Akkus erhöht.
Im Labor konnte der neue Super-Akku so 1.000 Ladezyklen durchmachen. Ein weiterer Vorteil: Die Zuckermischung ist wesentlich nachhaltiger als andere bekannte Bindemittel für Lithium-Schwefel-Akkus.
Neue Möglichkeiten für Elektroautos, Drohnen und Smartphones
Die Ergebnisse hat das Team in der Wissenschaftspublikation Nature Communications veröffentlicht. Wie bei vielen anderen erfolgreichen Labortests zu Super-Akkus muss aber jetzt noch gezeigt werden, dass die Technologie auch serienreif ist.
Sollte es möglich sein, Lithium-Schwefel-Akkus zu nutzen, würde dies viele Vorteile mit sich bringen. Die höhere Ladekapazität der Akkus würde zum Beispiel in mobilen Geräten dafür sorgen, dass die Akkus in Smartphones und Laptops viel länger ohne erneutes Aufladen halten.
Auch würde dies höhere Reichweiten für Elektrofahrzeuge ermöglichen. Eine andere Variante wäre es, die Reichweiten kleiner zu halten, dafür aber viel leichtere Akkus zu bauen. Das wäre für schwere Fahrzeuge wie LKWs oder Flugzeuge interessant, genauso wie für Drohnen.
Doch selbst wenn die Zucker-Akkus halten, was sie versprechen: Bis wir erste Ergebnisse im Alltag sehen, könnte es noch viele Jahre dauern.
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