Forschern gelingt Durchbruch bei “Wasserbatterien”

Ein Forschungsteam aus Australien hat eine „Wasserbatterie“ entwickelt, die weder brennen noch explodieren kann. Damit hoffen die Forscher*innen, Energiespeichern im großen Maßstab sicherer und günstiger zu machen. Künftig sollen sie Bleisäure- und Lithium-Ionen-Batterien ersetzen können.

Statt eines organischen Elektrolyten wie Lithium nutzen sie einfaches Wasser, das mit Zusätzen wie anorganischen Salzen angereichert wurde. Für den vergleichsweise einfachen Aufbau verwenden die Forscher*innen natürlich vorkommende und reichlich vorhandene Materialien wie Magnesium und Zink. Im Gegensatz anderen Batterien sind die „Wasserbatterien“ daher weniger giftig und kostengünstiger in der Produktion. Für ihre Studie stellten die Wissenschaftler*innen mehrere Knopfbatterien her.

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Dabei konnten sie auch ein grundlegendes Problem lösen, das in solchen Batterien gehäuft vorkommt: Dendriten. Diese stacheligen Metallformen können in den Batterien wachsen und für Kurzschlüsse sorgen. Daher wurden die betroffenen Komponenten mit dem Metall Wismut beschichtet. Es rostet und schafft damit eine Schutzschicht, durch die die Dendritenbildung verhindert wird. So sollen die Batterien laut den Forschenden eine ähnliche Lebensdauer wie handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien. 

Wiederverwertbare Komponenten

Die Energiedichte ihrer Magnesium-Ionen-Batterien soll bei 75 Wh pro Kilogramm liegen. Zum Vergleich: Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien für E-Autos liegt bei 100 – 150 Wh/kg, manche Zellen liegen sogar bei 265 Wh/kg.

Neben der Sicherheit und der günstigen Herstellung bringt der Aufbau bringt noch weitere Vorteile. „Unsere Batterien können sicher zerlegt und die Materialien wiederverwertet oder recycelt werden“, erklärt Studienleiter Tianyi Ma vom Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) in einem Statement.

Ersatz für Lithium-Ionen-Batterien

Einsatzmöglichkeiten sieht Ma etwa in Solarzellen. Dafür wurde das Design in Versuchen bereits erprobt. Auch für Wasserstoffbatterien könnten sie eingesetzt werden. „Magnesium-Ionen-Batterien haben das Potenzial, Bleisäurebatterien kurzfristig zu ersetzen“, sagt er. Schon in 1 bis 3 Jahren soll das umsetzbar sein. In 5 bis 10 Jahren könnten sie auch Lithium-Ionen-Batterien ersetzen.

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Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachmagazin Small Structures veröffentlicht. Die Forschenden arbeiten jetzt daran, die Materialien zu verbessern und damit die Energiedichte weiter zu erhöhen.