Lithium-Luft-Batterie mit rekordverdächtiger Energiedichte

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Eine neue Lithium-Luft-Batterie aus Japan erreicht eine doppelt so hohe Energiedichte wie heutige Lithium-Ionen-Batterien. Entwickelt hat sie das japanische National Institute for Materials Science NIMS gemeinsam mit dem Konglomerat Softbank. In der Praxis gibt es für Lithium-Luft-Batterien viele potenzielle Anwendungsfelder.

Lithium-Luft-Batterien arbeiten mit Sauerstoff aus der Luft

Lithium-Luft-Batterien nutzen Lithium als negative Elektrode und Sauerstoff aus der Umgebungsluft als positive Elektrode, um eine chemische Reaktion zu erzeugen und Strom zu produzieren. Weil sie sehr leicht sind, gelten sie als die ultimativen Akkus für Heimspeicher, Elektrofahrzeuge, Drohnen und Anwendungen für das Internet der Dinge (IoT).

Forscher erreichen Energiedichte von 500 Wh/kg

Die Lithium-Luft-Batterie aus Japan hat eine gewichtsbezogene Energiedichte von 500 Wh/kg und damit etwa doppelt so viel wie aktuelle Lithium-Ionen-Batterien. Das bedeutet, dass die Batterien doppelt so viel Strom speichern können oder bei gleichem Gewicht kleiner und leichter ausfallen können. Die neue Batterie aus Japan kann zudem bei Raumtemperatur betrieben werden.

Das Forscherteam überprüfte mehr als 100 Forschungsarbeiten aus der ganzen Welt, um zu bestätigen, dass ihre Lithium-Luft-Batterie tatsächlich die höchste gewichtsbezogene Energiedichte aufweist. Der Prototyp der Batterie hielt zwar nur 10 Ladezyklen durch, doch in Verbindung mit der hohen Energiedichte sei dies das bisher beste Ergebnis, teilten die Forscher mit.

Marktreife in fünf bis zehn Jahren?

Das Forscherteam ist zuversichtlich, dass seine Lithium-Luft-Batterie in fünf bis zehn Jahren praxisreif ist. Bis jetzt ist die kurze Lebensdauer eins der größten Hindernisse beim praktischen Einsatz von Lithium-Luft-Batterien und anderen Metall-Luft-Batterien.

„Wir haben mit der Lithium-Luft-Batterie eine Energiedichte von Weltklasse erreicht“, so Shoichi Matsuda, leitender Forscher am NIMS. „Das ist ein großer Schritt auf dem Weg zur praktischen Anwendung.“ Er sagte jedoch, dass sein Team die verwendeten Materialien noch verbessern müsse.

Das Team veröffentlichte seine Forschungsergebnisse im Dezember 2021 in der Wissenschaftszeitschrift Materials Horizons. Das NIMS und Softbank betreiben seit 2018 Grundlagenforschung zu Lithium-Luft-Batterien und haben dazu das Advanced Technologies Development Center gegründet. Sie haben bereits neue Batteriematerialien entwickelt, die die Leistung von Lithium-Luft-Batterien erheblich verbessern.

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