Lithium-Ionen-Akkus dominieren den Markt, obwohl sie einige Nachteile haben. Chinesische Forscher haben nun eine neue Alternative entwickelt, die ganz auf Aluminium setzt. Der spezielle Akku soll nicht nur langlebiger und sicherer sein, sondern noch einen weiteren großen Vorteil bieten.
Neuer Aluminium-Akku verspricht lange Lebensdauer
Lithium-Ionen-Akkus kennt man aus Smartphones, E-Bikes und Elektroautos. Sie sind jedoch relativ teuer und bergen gewisse Sicherheitsrisiken – auch der Rohstoff Lithium gilt als begrenzt. Aluminium-Ionen-Batterien hingegen werden als viel versprechende Alternative gehandelt, scheiterten bisher aber vor allem an den wichtigen Punkten Haltbarkeit und Effizienz.
Chinesische Wissenschaftler wollen nun einen Durchbruch erzielt haben: Ihr neu entwickelter Aluminium-Akku soll ganze 10.000 Ladezyklen überstehen und dabei weniger als ein Prozent seiner Kapazität verlieren. Zum Vergleich: Lithium-Ionen-Akkus erreichen je nach Qualität und Anwendung typischerweise 500 bis 1.000 Ladezyklen, bevor ihre Kapazität deutlich unter 90 Prozent sinkt.
Möglich macht den Ladezyklen-Durchbruch ein spezieller Festelektrolyt, der auf einer Aluminiumfluorid-Verbindung basiert. Diese besitzt eine besondere kristalline Struktur, die den Transport der Aluminium-Ionen erheblich erleichtert. Durch die optimierte Anordnung der Atome entstehen Kanäle, in denen sich die Ionen nahezu ungehindert bewegen können. Das führt zu einer verbesserten Leitfähigkeit und ermöglicht eine deutlich höhere Stabilität der Batterie über viele Ladezyklen hinweg.
Alu-Akku hält bis zu 200 °C aus
Auch sorgt ein spezieller Zusatzstoff für eine Schutzschicht auf den Elektroden. Das verhindert nach Angaben der Forscher die Bildung schädlicher Aluminiumkristalle, die sonst die Lebensdauer begrenzen. Zudem sei die Widerstandsfähigkeit des Aluminium-Akkus beachtlich: Er übersteht Stöße und hält Temperaturen von bis zu 200 °C aus. Zum Vergleich: Die meisten Lithium-Ionen-Akkus können zwischen -20 °C und 60 °C betrieben werden. Kurzzeitige Belastungen bis etwa 75 °C sind zwar technisch möglich, aber ziemlich riskant.
Ein zusätzlicher Vorteil des überarbeiteten Designs liegt in der verbesserten Recyclingfähigkeit. Das verwendete Aluminiumfluorid lässt sich ohne großen Aufwand zurückgewinnen und erneut für die Produktion neuer Batterien einsetzen. Dadurch werden nicht nur Rohstoffe geschont, sondern auch die Herstellungskosten gesenkt. Gleichzeitig trägt dieser Ansatz dazu bei, die Umweltbelastung zu verringern, da weniger neue Materialien benötigt werden.
Alu-Akku: Potenzial für Energiespeicher und E-Mobilität
Die neuen Aluminium-Ionen-Akkus eignen sich nach Ansicht der chinesischen Forscher besonders für große Batteriespeicher im Stromnetz. Sie könnten in Zukunft eine sichere und auch noch kostengünstige Möglichkeit bieten, überschüssige Energie aus Solar- und Windenergie langfristig zu speichern. Aber auch in Elektrofahrzeugen oder mobilen Geräten könnte sich Aluminium langfristig als Alternative zu Lithium etablieren – vorausgesetzt, die Technologie wird weiter optimiert und marktreif gemacht.
