Forschern vom MIT könnte ein entscheidender Durchbruch gelungen sein. Sie entwickelten ein alternatives Material, das eine Batterie ohne Kobalt ermöglichen soll.
Batterien spielen künftig eine elementare Rolle in unserem Alltag. Denn ohne Lithium-Ionen-Speicher wären die meisten Elektrogeräte nutzlos und Elektrofahrzeuge müssten in der Garage bleiben. Doch die Batterie-Technologie hat einen entscheidenden Nachteil. Sie basiert auf seltenen Metallen.
Daher versuchen Wissenschaftler weltweit neue Batterien zu entwickeln, die auf alternativen Rohstoffen aufbauen. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelten kürzlich etwa ein neuartiges Batteriematerial, das die Abhängigkeit der Elektrofahrzeugindustrie von seltenen Metallen wie Kobalt und Nickel reduzieren könnte.
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Das neue Lithium-Ionen-Batteriematerial basiert auf organischen Komponenten und könnte eine nachhaltigere Alternative für den Antrieb elektrischer Fahrzeuge bieten.
Batterie ohne Kobalt soll Nachteile eliminieren
Kobalt ist ein Metall, das viele Hersteller in Lithium-Ionen-Batterien verwenden. Es hat jedoch mehrere Nachteile. Denn Kobalt ist nicht nur selten und teuer, sondern die Gewinnung ist auch mit erheblichen finanziellen, ökologischen und sozialen Kosten verbunden.
Die MIT-Forscher entwickelten daher eine Kathode aus organischen Materialien, die eine vergleichbare Leitfähigkeit und Speicherkapazitäten wie Kobalt aufweisen. Außerdem könne die Batterie schneller aufgeladen werden. Die Produktion des neuen Batteriematerials soll zudem deutlich kostengünstiger sein als bei Batterien, die Kobalt enthalten.
Doch Wissenschaftler arbeiten inzwischen auch an weiteren Alternativen. Ein möglicher Ersatzstoff ist Lithium-Eisenphosphat (LFP), das einige Autohersteller bereits in Elektrofahrzeugen verwenden. LFP hat jedoch nur etwa die Hälfte der Energiedichte von Kobalt- und Nickelbatterien.
Neues Material verspricht hohe Leistung und Lebensdauer
Das neu entwickelte Material besteht aus mehreren Schichten TAQ, einem organischen Molekül, das ähnlich wie Graphit strukturiert ist. Innerhalb der Moleküle befinden sich chemische Gruppen, sogenannte Chinone, die als Elektronenreservoirs dienen, und Amine, die starke Wasserstoffbrückenbindungen bilden.
Diese Eigenschaften machen das Material äußerst stabil und unlöslich, was die Lebensdauer der Batterie verlängert. Tests des Materials zeigten, dass die Leitfähigkeit und Speicherkapazität mit traditionellen kobalthaltigen Batterien vergleichbar ist. Das Be- und Entladen von Batterien mit einer TAQ-Kathode erfolgte dabei schneller, was das Aufladen von Elektrofahrzeugen beschleunigen könnte.
Die Forscher lizenzierten bereits das Patent für die Technologie. Das MIT-Labor plant bis zu einer Adaption der Technologie, die Forschung an alternativen Batteriematerialien fortzusetzen.
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