Revolutionärer Akku soll ohne Lithium auskommen

Der Bedarf an Batterien steigt rasant an. Gerade die wachsende Verbreitung von Elektroautos sorgt für eine immer größere Nachfrage. Diese wird momentan vor allem mit Lithium-Akkus gedeckt, die als bester Kompromiss aus Kosten und Leistung gelten. Doch die dafür benötigten Ressourcen sind nicht endlos verfügbar und werden oft unter katastrophalen Bedingungen abgebaut. 

Daher suchen viele Forscher*innen weltweit nach Alternativen. Darunter auch ein Team der US-Universitäten Oregon State, Howard, Maryland und Vanderbilt. Sie arbeiten an einer wiederaufladbaren Batterie, die ohne Nickel, Kobalt und Lithium auskommt. 

Anionen statt Kationen

Um zu wissen, wie ihre Idee funktioniert, benötigt man ein paar Grundlagen. Eine Standardbatterie hat 2 Elektroden: die Anode und die Kathode. Ionen wandern von der Anode zur Kathode. Zwischen ihnen befindet sich das Elektrolyt, das die beiden Elektroden trennt und durch das die Ionen wandern können.

In Batterien mit Lithium-, Zink-, Magnesium- oder Natriumionen sind das sogenannte Kationen. Dabei handelt es sich um ein Atom oder ein Molekül, dem mindestens ein Elektron fehlt und das daher positiv geladen ist. Es können allerdings auch Anionen verwendet werden, die hingegen mindestens ein zusätzliches Elektron haben und daher negativ geladen sind.

Es sind allerdings nur wenige Materialien bekannt, mit denen man wiederaufladbare Anionen-Batterien bauen könnte, schreibt Forschungsleiter Xiulei "David" Ji in einem Statement. Diese Batterien wären aber nachhaltiger, weil man eben kein Kobalt, Nickel oder Lithium brauche, um sie zu bauen. 

Kohlenstoff und Kupfer

Stattdessen hätten erste Tests gezeigt, dass man Anionen-Batterien mit reichlich verfügbaren Materialien wie Kohlenstoff und Kupfer herstellen kann. Sie würden eine vergleichbare Energiedichte wie Kationen-Batterien liefern, so Ji. Mit seinem Team will er jetzt die Grundlagen über die Bauteile und mögliche Schwachstellen erforschen. Schließlich sollen die Batterien eine hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer haben.

Für ihre Forschung erhielt das Team 3 Millionen Dollar von der US-Regierung. Die große Hoffnung ist es, die Anionen-Batterien parallel zu Kationen-Batterien einzusetzen. Dabei will sich das Team zunächst auf den E-Auto-Markt spezialisieren.