Teufelszunge könnte Durchbruch für Zink-Akkus ermöglichen

Die Knolle der Konjak-Pflanze, die im deutschen Sprachraum als Teufelszunge bekannt ist, kennt man als kalorienarmes Lebensmittel. Daraus werden etwa weiße, gummiartige Nudeln hergestellt. Der darin enthaltene Ballaststoff Konjak-Glucomannan ist aber nicht nur als Nahrungsmittel geeignet, sondern auch für Zink-Akkus. 

Sie sollen eine Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus werden, befinden sich aber noch in der Entwicklung. Zink ist leichter verfügbar als Lithium, zudem haben die Akkus theoretisch eine höhere Kapazität und wären sicherer, was vor allem für E-Autos relevant ist.

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Frostschutz und hohe Leistung

Allerdings kann der flüssige Elektrolyt in Zink-Akkus bei niedrigen Temperaturen einfrieren. Chinesische Forscher von der Changsha University of Science and Technology konnten das Glucomannan jetzt verwenden, um das zu verhindern, berichtet South China Morning Post (SCMP). 

Die Herausforderung ist es, trotzdem die hohe Leistung des Akkus zu erhalten. Das Glucomannan sorgt dafür, dass die Wasserstoffbrückenverbindungen im flüssigen Elektrolyt aufgebrochen werden. Damit wird das Einfrieren verhindert. Gleichzeitig wird der Elektrolyt stabiler und der Ionentransport zwischen Kathode und Anode wird verbessert. 

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Ihre Zelle habe auch bei niedrigen Temperaturen von -10 Grad Celsius eine „starke elektrochemische Leistung“ gezeigt, schreiben die Forscher in ihrer Studie im Fachmagazin Advances Energy Materials. Bei 25 Grad lief der Akku 1.250 Stunden lang stabil. Bei -10 Grad waren es 800 Stunden. Dabei blieb ihre Kapazität erhalten. Wie hoch diese Kapazität ist, bleibt allerdings offen.  

Kurzschluss verhindern

Ein weiteres Problem von Zink-Akkus ist, dass sich sogenannte Dendriten bilden. Diese Metallkristalle können so weit anwachsen, bis sie den Separator zwischen Anode und Kathode durchstoßen und so Kurzschlüsse verursachen. 

Durch das Glucomannan wurden die Anordnung der Zinkionen allerdings verändert und die Bewegung der Wassermoleküle reduziert. Zudem bildete sich eine Schutzschicht auf den Elektroden. Dadurch konnte die Dendritenbildung verhindert werden. Auch unerwünschte Nebenreaktionen traten nicht mehr auf.