Ersetzen Hanf-Akkus Lithium-Ionen-Batterien?

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In der Batterieentwicklung gewinnen umweltfreundliche Materialien an Bedeutung, darunter auch Hanf. Das Naturprodukt soll sogar leistungsfähiger sein als Lithium-Ionen-Akkus. Das Unternehmen Bemp Research aus Texas arbeitet an einer Hanfbatterie für schwere elektrische Nutzfahrzeuge und Flugzeuge.

Hanfbatterie soll Energiedichte heutiger Lithium-Ionen-Akkus verdoppeln

Hanf ist ein nachhaltiges Naturprodukt, das bereits für Kleidung, Baumaterialien und Lebensmittel verwendet wird. Künftig könnte es auch ein wichtiger Bestandteil von günstigeren, sichereren und umweltfreundlicheren Batterien werden.

Die Hanfbatterie von Bemp Research ist eine Lithium-Schwefel-Batterie auf Basis von „B4C-Hanf“, was für „Borcarbid aus Hanf“ steht. Bemp zufolge übertrifft die Batterie herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus bei Kosten, Leistung, Skalierbarkeit und Recyclingfähigkeit. Prototypen der Hanfbatterie wurden bereits unabhängig an der University of Wisconsin-Milwaukee getestet. An ihrer Entwicklung ist auch die University of North Texas beteiligt.

Bemp-Gründer Son Nguyen ist überzeugt, dass seine Hanfbatterie die Batterieindustrie auf den Kopf stellen wird. Statt aus Nickel und Kobalt besteht sie aus leichten und ausreichend verfügbaren Materialien, neben Hanf sind das Schwefel und Bor. Hanf kommt in karbonisierter Form als Kathodenmaterial zum Einsatz. Bemp Reserch zufolge haben die Batterien mindestens die doppelte gravimetrische Energiedichte der besten Lithium-Ionen-Batterien.

Hanf löst zwei Probleme von Lithium-Schwefel-Batterien

Ein bekanntes Problem bei Lithium-Schwefel-Batterien ist, dass sich die Kathode beim Laden und Entladen ausdehnt und wieder zusammenzieht und dadurch beschädigt wird. Außerdem wandern während des Batteriebetriebs Polysulfide, das sind kettenförmige Moleküle aus Lithium und Schwefel, von der Kathode zur Anode und lagern sich immer mehr dort an. Dadurch sinkt die Batterieleistung.

Eine mögliche Lösung für diese Probleme ist, teure Materialien wie Graphen einzusetzen. Doch Graphen lässt sich nicht in Massenproduktion herstellen. Bei der Batterie von Bemp soll stattdessen Hanf die Kathode widerstandsfähig gegen das Zusammenziehen und Ausdehnen machen, sie soll so Hunderte von Ladezyklen überstehen. Außerdem trägt Bemp zufolge die poröse Struktur des Hanfs dazu bei, die Polysulfide vom Wandern zur Anode abzuhalten.

20 Minuten Ladezeit

Das Unternehmen gibt aktuell eine Ladezeit von 20 Minuten für seine Hanfbatterie an. Wird die Batterie langsamer geladen, kann sich ihre Energiedichte weiter erhöhen. Die Reichweite von Elektrofahrzeugen soll sich so verdoppeln oder sogar verdreifachen. Bei Schnellladung gibt Bemp Research 100.000 Meilen Laufzeit für die Batterie an, bei langsamer Ladung mehr.

Höhere Sicherheit und besseres Recycling

Hanf hat daneben noch weitere Vorteile: Bemp Research wirbt auch mit einer höheren Sicherheit. Bei einer Beschädigung reagiert der Schwefel mit dem Lithium und bildet eine passive Schicht, so dass die Batterie nicht brennt. Die Zellchemie bei Bemp enthält zudem kein Metalloxid, so dass kein Risiko eines thermischen Durchgehens besteht, wie es bei Lithium-Ionen-Akkus der Fall ist.

Auch das Recycling ist beim Hanf-Akku unkomplizierter. Da kein Kobalt oder Nickel enthalten ist und Lithium das einzige wertvolle Batteriematerial ist, ist das Recycling viel einfacher. Bemp will seinen Hanf von Delta Agriculture beziehen, dem größten Hanfproduzenten in den USA. Um die Pflanze anzubauen, braucht man wenig Wasser und keine Pestizide.

Massenproduktion könnte 2026 starten

Der nächste Schritt für Bemp Research ist, größere Zellen und Batteriepakete mit Hanf herzustellen und weitere Belastungstests durchzuführen. Dabei geht es insbesondere um die Leistung bei extrem niedrigen und extrem hohen Temperaturen.

Noch vor 2026 will Bemp Hanfbatterien in Massenproduktion herstellen. Als erstes will das Unternehmen Drohnen und schwere Elektrofahrzeuge wie Busse und LKW ausstatten. Bemp Research bewirbt seine Batterie zudem als die einzige machbare Option für Elektroflugzeuge.

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