Aluminium-Ionen-Batterien: Mehr als 10.000 Ladezyklen

In der Entwicklung von Aluminium-Ionen-Batterien konnten Forschende der Universität Beijing vor kurzer Zeit neue Erkenntnisse erlangen. Laut ihren Tests verlor die hergestellte Batterie über 10.000 Ladezyklen weniger als ein Prozent ihrer Ladeleistung. Nun stellt sich die Frage, ob die neuartige Batterie eventuell die Batterietechnologie vollständig revolutioniert und die Energiewende entscheidend vorantreibt. In Zukunft sind hocheffektive Energiespeicher ein wichtiger Faktor für den Erfolg der Energiewende.

Effektive Speichermöglichkeiten für erneuerbare Energien

In Zukunft ist es essenziell, dass überschüssige Energie, die aus Solar- und Windkraft gewonnen wird, effektive speicherbar ist. Nur so kann das Maximum und das ganze Potenzial der Energiegewinne ausgeschöpft werden. Jedoch kann der aktuelle Stand der Technik dies nicht gewährleisten und wird den entsprechenden Anforderungen nicht gerecht. Lithium-Ionen-Batterien sind momentan immer noch die gängigsten Energiespeicher auf dem Markt. Diese sind aber aus Kostengründen nur mit Komplikationen nach oben skalierbar. Deswegen benötigt der Markt unbedingt neue Batterietechnologien mit einer hohen Energiedichte, niedrigen Produktionskosten und einer langen Lebensdauer.

Erfüllt die Aluminium-Ionen-Batterie die Anforderungen der Zukunft?

Bereits im Oktober 2023 konnten Forschungen zeigen, dass Aluminium als Komponente in Batterien viel Potenzial birgt. Damals erkannte man, dass Energiespeicher mit Aluminium eine signifikant höhere Energiedichte aufwiesen. Allerdings konnte man zu diesem Zeitpunkt noch nicht reines Aluminium verwenden, doch jetzt soll dies möglich sein.

Zuvor nutze man einen Elektrolyten aus flüssigem Aluminiumchlorid, das mit der Aluminiumanode korrodierte und feuchtigkeitsempfindlich war. Das Resultat daraus war eine Reduktion der elektrischen Leistung und eine mangelnde Stabilität. Doch Aluminiumfluoridsalz soll diese Probleme umgehen und könnte der Schlüssel zur einer innovativen Batterietechnologie sein.

Aluminiumfluoridsalz als Lösung des Problems?

Die chinesischen Forscher:innen erklärten, dass sie einem Aluminiumionen-haltigen Elektrolyten ein inertes Aluminiumfluoridsalz hinzufügten, um ihn somit in einen Festkörperelektrolyten zu verwandeln. Weiter hieß es, dass sie Fluorethylenkarbonat als Grenzflächenadditiv verwendeten, um „eine dünne feste Beschichtung auf den Elektroden zu erzeugen und so die Bildung von Aluminiumkristallen zu verhindern“. Kurzum: Das poröse Salz erzeugt einen Feststoffelektrolyt, der die reibungslose Bewegung von Aluminium-Ionen ermöglicht und dadurch die Batterieleistung und -lebensdauer verbessert. Somit konnten die Forschenden das Korrosionsproblem lösen und den Leistungsverlust verhindern.

Innovative Batterie mit vielen Vorteilen erzielt mehr als 10.000 Ladezyklen

Das Besondere an der innovativen Batterietechnologie ist, dass sie über 10.000 Ladezyklen überstand. Im Vergleich dazu erzielt eine Lithium-Ionen-Batterie lediglich 1.000 Ladezyklen.

„In Experimenten wurden die Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie die physikalische und thermische Stabilität der Batterie verbessert, sodass sie wiederholten Einstichen mit scharfen Gegenständen und Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius standhält. Die Festkörper-Al-Ionen-Batterie hatte zudem eine außergewöhnlich lange Lebensdauer: Sie überstand 10.000 Lade-/Entladezyklen und verlor dabei weniger als ein Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität.“

Doch die Aluminium-Ionen-Batterie hat gegenüber Lithium-Ionen-Batterien viele weitere Vorteile. Diese ergeben sich unter anderem aus der Beschaffenheit des Materials, das wesentlich günstiger und leichter verfügbar ist als Lithium. Vor allem das Sicherheitsrisiko ist ein wichtiger Faktor für die weitere Entwicklung der Batterietechnologie. Wie in der Vergangenheit bekannt wurde, sind Lithium-Ionen-Akkus leicht entflammbar und weisen somit hohe Sicherheitsrisiken auf. Die Aluminium-Ionen-Batterie ist hingegen sicher und zeigen nicht diese Probleme. Ebenso ist die Batterie sehr gut recyclebar, was sich wiederum positiv auf die Lebensdauer, effiziente Nutzung von Ressourcen und die Kosten auswirkt.

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