In den vergangenen Jahren sind Lithium-Batterien als Strom-Speicher für PV in die Schlagzeilen geraten, weil die Brandgefahr groß ist. Forschungsprojekte beschäftigen sich mit diesem Thema. Ein Team der Stanford University hat nun nach einem Bericht der Universität Aluminium-Ionen-Batterien als sichere Alternative entwickelt.
Die Batterie lade schnell, habe eine lange Lebenszeit und sei kostengünstig, versichern die Forscher um Hongjie Dai. Sie seien ein sicherer Ersatz für heute in vielen Geräten eingesetzte Lithium-Ionen-Akkus. "Unsere Batterie fängt nicht einmal dann Feuer, wenn sie angebohrt wird", sagt Dai. In der jüngsten Ausgabe des Magazins Nature hat er das Konzept vorgestellt.
An Batterien aus Aluminium wird schon lange geforscht, Vorteile wären die geringe Entflammbarkeit und die niedrigen Kosten des Materials. Eine der Herausforderungen, so der Bericht der Universität, sei es bislang gewesen, ein Material zu finden, dass nach vielen Lade- und Entladezyklen noch ausreichend Spannung liefere. "Wir haben durch Zufall herausgefunden, dass es eine ganz simple Lösung ist, Graphit als Kathode zu verwenden, also Kohlenstoff. Wir haben in unserer Studie unterschiedliche Materialien auf Basis von Graphit identfiziert, die zu guten Ergebnissen führen."
Für die experimentelle Batterie haben die Forscher eine Aluminium-Anode und eine Graphit-Kathode sowie ein Elektrolyt in einen Polymer-beschichteten Beutel platziert. Als Elektrolyt wurde ein Salz verwendet, das bei Raumtemperatur flüssig ist, "das ist also sehr sicher", betont der Student Ming Gong, der an der Studie beteiligt war.
Neben der Tatsache, dass die Batterien nicht brennbar sind, hätten sie weitere Vorteile, so die Forscher. Dazu zählen die hohe Ladegeschwindigkeit, die hohe Zyklenfestigkeit mit 7.500 Ladezyklen ohne Kapazitätsverlust und die Biegbarkeit. Das ist vor allem beim Einsatz in Mobilgeräten von Vorteil. Beim Einsatz in Stromnetzen sei die lange Lebenszeit ein entscheidender Vorteil, so Dai. Ein Handicap sei derzeit noch die Spannung, die sich erzielen lasse. Sie sei nur halb so hoch wie bei herkömmlichen Batterien. Da sei man noch in einem frühen Stadium und müsse optimieren, erklärte Dai weiter. pgl