Neue Batterie soll Reichweite von E-Autos um das 4-Fache erhöhen

Es gibt viele Arten von Lithium-Ionen-Batterien: LFP-Batterien (Lithium-Eisenphosphat) sind günstig und haben eine lange Lebensdauer, aber eine eher geringere Energiedichte. NMC- und NCA-Batterien (Nickel-Mangan-Cobalt und Nickel-Cobalt-Aluminium) haben eine hohe Energiedichte, sind aber teuer. All diese Batterien werden in E-Autos eingesetzt. Sie werden ständig verbessert, wodurch sie langlebiger werden, schneller geladen werden und mehr Energie speichern können. 

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Nächste Generation von Batterien

Dieser Fortschritt geht langsam voran, große Sprünge sind physikalisch nicht mehr möglich. Andere Arten von Akkus versprechen allerdings deutlich höhere Energiedichten als Lithium-Ionen-Batterien, können also mehr Energie pro Kilogramm Masse speichern. Lithium-Luft-Batterien sind etwa keine klassischen Lithium-Ionen-Batterien, basieren aber dennoch auf dem Material. Während Lithium-Ionen-Batterien eine Energiedichte zwischen 100 und 300 Wattstunden/Kilogramm aufweisen, können Lithium-Luft-Batterien mehr als 1.000 Wattstunden/Kilogramm erreichen.

Lihtium-Luft-Batterien haben die höchste theoretische Energiedichte aller Technologien, die für die Batterien der nächsten Generation infrage kommen könnten. Wichtig für die Funktion dieser Batterieart ist die Anzahl der Elektroden, die vom Lithium beim Laden und Entladen aufgenommen und abgegeben werden. Bislang konnten bei Raumtemperatur nur Reaktionen mit ein oder 2 Elektronen erreicht werden.

1.000 Zyklen bei Raumtemperatur

Wissenschaftler des Illinois Institute of Technology und des Argonne National Laboratory gelang es nun, eine Batterie zu entwickeln, bei der 4 Elektronen bei Raumtemperatur reagieren. Dadurch ist eine wesentlich höhere Energiedichte möglich - die Forscher sprechen von 1.200 Wattstunden pro Kilogramm. Die Batterie funktioniert dabei mit einem festen Elektrolyten, wodurch auch die Brandgefahr gebannt ist.

Mit der Batterie könnte man also die Reichweite von E-Autos um das 4-Fache erhöhen oder eine 4-mal kleinere Batterie verbauen, und dennoch gleich weit wie heutige E-Autos kommen. 

Die Batterie soll bei Raumtemperatur auf mindestens 1.000 Mal wiederaufgeladen werden können. Das ist ein wichtiger Schritt für die Kommerzialisierung und praktische Anwendung. Lithium-Luft-Batterien sollen in Zukunft nämlich nicht nur in E-Autos und Lkw eingesetzt werden, sie haben auch das Potenzial, die Luftfahrt zumindest teilweise zu elektrifizieren.