Der Prototyp der Sauerstoff-Ionen-Batterie der TU Wien.
Neue Batterie soll Speicherung grüner Energie revolutionieren
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Lithium-Ionen-Batterien – egal ob in Smartphones oder in Elektroautos – haben einige Nachteile. Ihre Herstellung benötigt seltene Elemente, sie verlieren mit der Zeit an Speicherkapazität und können Brandunfälle auslösen. Forscher der TU Wien haben daher eine neuartige Sauerstoff-Ionen-Batterie entwickelt, die diese Probleme lösen soll.
Die neue Batterie ermöglicht zwar nicht so hohe Energiedichten wie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien, ihre Vorteile liegen aber auf der Hand. Sie kommt ohne seltene Elemente aus und besteht aus nicht brennbaren Materialien. Außerdem lässt sie sich regenerieren und ermöglicht so eine extrem lange Lebensdauer. Das sind ideale Voraussetzungen für große Energiespeicher, wie sie etwa zur Speicherung erneuerbarer Energie gebraucht werden.
Keramik speichert Sauerstoff-Ionen
Gemeinsam mit ihren Kooperationspartnern aus Barcelona haben die Wiener Forscher ihre Sauerstoff-Ionen-Batterie bereits zum Patent angemeldet. "Das Grundprinzip ist eigentlich sehr ähnlich wie bei der Lithium-Ionen-Batterie", sagt Professor Jürgen Fleig von der TU Wien. Keramische Materialien können doppelt negativ geladene Sauerstoff-Ionen aufnehmen und wieder abgeben. Legt man eine elektrische Spannung an, wandern die Ionen von einem Material zum anderen. Fließen sie zurück, wird elektrischer Strom erzeugt.
Jürgen Fleig, Tobias Huber und Alexander Schmid mit ihrer Batterie.
© TU Wien
Außerdem ist die Sauerstoff-Ionen-Batterie besonders langlebig. "In vielen Batterien hat man das Problem, dass sich die Ladungsträger irgendwann nicht mehr bewegen können", sagt Wissenschaftler Alexander Schmid. Das hat zur Folge, dass die Kapazität der Batterie sinkt. Verliert die Batterie durch Nebenreaktionen Sauerstoff, kann der Schwund einfach durch Sauerstoff aus der Luft ausgeglichen werden.
Niedrige Energiedichte und hohe Betriebstemperatur
Der Prototyp der Batterie benötigt noch das chemische Element Lanthan. Dieses ist zwar nicht selten, soll aber künftig durch ein günstigeres Material ersetzt werden. Forschungen dazu laufen bereits. Die Energiedichte des Akkus beträgt momentan etwa ein Drittel von herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die Betriebstemperatur liegt bei 200 bis 400 Grad Celsius.
"Errichtet man ein ganzes Gebäude mit Energiespeicher-Modulen, spielt die geringere Energiedichte und erhöhte Betriebstemperatur keine entscheidende Rolle", ist Schmid aber überzeugt. "Wenn man etwa einen großen Energiespeicher benötigt, um Solar- oder Windenergie zwischenzuspeichern, wäre die Sauerstoff-Ionen-Batterie eine hervorragende Lösung".
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