Wasser-Batterie könnte Lithium-Ionen-Akku ersetzen

Ein Forschungsteam der Texas A&M University hat an der Machbarkeit einer metallfreien, wasserbasierten Batterie geforscht. Die könnte in Zukunft herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus ersetzen. Sie besteht aus einer Kathode, einer Anode und einem Elektrolyt. Kathode und Anode sind nicht aus Metall, sondern aus Polymeren. Der Elektrolyt ist Wasser, das mit organischen Salzen angereichert wird. Kobalt und Lithium kommen nicht zum Einsatz.

In erster Linie könnte eine solche Wasser-Batterie die Lieferketten für die inländische Herstellung von Akkus entlasten. Laut den Forscher*innen seien die dafür erforderlichen Materialien unter anderem in den USA verfügbar, sodass die Batterien auch dort hergestellt werden könnten. Da sie auf Wasser basieren, könnten künftig auch Batteriebrände verhindert werden.

Unterschied bei Speicherkapazität

Die Wissenschaftler*innen Jodie Lutkenhaus und Daniel Tabor forschen bereits seit Jahren an wasser-basierten Batterien. Diese befindet sich aktuell aber noch im Laborstadium - das Team konnte also lediglich zeigen, dass sogenannte redoxaktive, nicht konjugierte radikalische Polymere als Elektroden vielversprechend sein können, da sie über eine hohe Entladungsspannung verfügen.

Je nach verwendetem Material kann der Unterschied im Hinblick auf die Speicherkapazität bis zu 1.000 Prozent betragen. Ein Modell haben die Forscher*innen allerdings noch nicht gebaut - bei ihrer Forschung handelt es sich vielmehr um Simulationen, Experimente und Analysen. Die Simulationen haben konkret einen Einblick in die Struktur und Dynamik auf molekularer Ebene gezeigt. Beobachtet wurde etwa, ob die Kathode in Gegenwart bestimmter Salze besser oder schlechter funktioniert.

„Wir haben auf molekularer Ebene ein besseres Bild davon, warum manche Batterieelektroden besser funktionieren als andere. Das gibt uns starke Hinweise darauf, wie wir bei der Materialentwicklung vorgehen müssen", so Tabor. Die Studie wurde in Nature Materials veröffentlicht.