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Calcium-Akkus könnten Lithium-Ionen-Batterien irgendwann ablösen, denn sie haben jede Menge positive Eigenschaften. Sie sind günstig, haben eine lange Lebensdauer und eine hohe Energiedichte, was wichtig ist für die Reichweite von Elektroautos. Forschern am Karlsruher Karlsruher Institut für Technologie ist es jetzt gelungen, den größten Nachteil von Calcium-Akkus auszumerzen
Ein erster Schritt zum serienfähigen Calcium-Akku
Bisher waren Calcium-Batterien nicht wirklich praxistauglich, denn sie können nur bei mindestens 75 Grad Celsius aufgeladen werden. Am KIT konnten die Forscher dieses Problem nun erstmals lösen, indem sie eine neue Elektrolyt-Klasse entwickelten. Dieser Elektrolyt auf Basis spezieller, organischer Calciumsalze ermöglicht das Laden bei Zimmertemperatur. Damit konnten die Forscher zeigen, dass Calcium-Akkus mit hoher Energiedichte, Speicherkapazität und Schnellladefähigkeit möglich sind. Sie stellten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science vor.
Die neue Elektrolytklasse ist eine wichtige Grundlage dafür, um Calcium-Akkus reif für die Anwendung zu machen. Sie könnten die heute verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus in Elektroautos und anderen Geräten irgendwann ersetzen, doch das dauert noch eine Weile: „Die neuen Elektrolyte sind ein erster wichtiger Schritt“, sagte Professor Maximilian Fichtner vom KIT. „Bis zur marktreifen Calciumbatterie haben wir noch einen weiten Weg vor uns.“
Warum Lithium-Ionen-Batterien an ihre Grenzen kommen
Gerade in der Elektromobilität braucht es alternative Batterietechnologien, davon sind die Forscher überzeugt. Denn um flächendeckend auf emissionsfreie Mobilität und Stromversorgung umzustellen, sind effiziente, große und gleichzeitig kostengünstige Stromspeicher nötig. Für Lithium-Ionen-Batterien brauchen wir Rohstoffen wie Kobalt, Nickel und Lithium, deren Vorkommen begrenzt sind. „Lithium-Ionen-Batterien kommen von ihrer Performance und manchen darin verwendeten Rohstoffen mittelfristig an ihre Grenzen und könnten dann nicht überall dort eingesetzt werden, wo in Rahmen der Energiewende Energiespeicher sinnvoll wären“, betont Fichtner.
Fichtner ist Direktor der Forschungsplattform CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe), die Calcium-Akkus und andere Speichertechnologien erforscht. Dabei geht es vor allem um Rohstoffe, die in der Erde ausreichend vorkommen. Calcium ist dabei ein vielversprechendes Element: Es liefert eine ähnliche Spannung wie Lithium, kann aber im Gegensatz zu diesem zwei Elektronen pro Atom ab- und aufnehmen. „Calcium ist das fünfthäufigste Element in der Erdkruste. Es ist gleichmäßig auf der Erde verfügbar und bietet den Vorteil sicher, ungiftig und kostengünstig zu sein“, so Fichtner.
Quellen / Weiterlesen
Elektroautos: Weiter mit dem Calcium-Akku | Ingenieur.de
Calcium-Batterien könnten Lithium-Ionen-Akkus ersetzen | energie-experten.org
Post-Lithium-Technologie: KIT findet vielversprechende Elektrolytklasse für Calciumbatterien | pv magazine
Bildquelle: © Markus Breig/KIT
Da sage noch jemand, es gebe keine Weiterentwicklung mehr.
Ich kann mich noch gut erinnern, wie vor vielleicht 20 Jahren geschrieben wurde, es nütze nichts, wenn man mehr Geld in die Batterieforschung stecke. Bekannterweise hat sich genau das Gegenteil als richtig herausgestellt.
Denn Akku auf 75 Grad zu halten dürfte doch kein Problem sein. Der Zebra Akku muss immer auf ca. 300 Grad temperiert sein und das funktioniert auch.