Die Suche nach Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie läuft, und dabei sind Kalium-Ionen-Batterien besonders interessant. Sie haben einige Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Batterien, ein Problem ist allerdings ihre Brennbarkeit. Australische Forscher haben jetzt eine mögliche Lösung entwickelt.

Kalium-Ionen-Batterien: Günstig und umweltfreundlicher

Kalium ist im Überfluss vorhanden, weshalb Batterien auf dieser Basis günstiger herzustellen sind als Batterien, die das seltene Lithium benötigen. Der Abbau von Lithium führt außerdem zu Umweltproblemen. Kalium zeigt gute Eigenschaften in Batterien, doch auch diese Batterien enthalten genau wie Lithium-Ionen-Akkus brennbare Elektrolyte, weshalb sie nicht sicher sind.

Neuer Elektrolyt auf Basis eines Brandschutzmittels

Forscher der University of Wollongong in Australien haben eine mögliche Lösung gefunden: Sie haben einen Elektrolyten auf Basis eines Brandschutzmittels entwickelt. Er enthält Triethylphosphat, das auch bereits in Lithium-Ionen-Batterien als Lösungsmittel getestet wurde. Allerdings war dabei die Salzkonzentration im Elektrolyten zu hoch – für industrielle Anwendungen eignen sich nur verdünnte Elektrolyte.

Das Forscherteam in Australien stellte einen nicht brennbaren Triethylphosphat-Kaliumsalz-Elektrolyten her, der auch bei Konzentrationen von 0.9 bis 2 Mol pro Liter stabile Lade- und Entladezyklen ermöglichte. Nach Angaben der Forscher liegt dies daran, dass sich mit dem neuartigen Elektrolyten eine gleichmäßige leitfähige Schicht an der Elektrode bildete. Bei herkömmlichen Carbonat-Elektrolyten trat diese Schicht nicht auf.

Die Forscher gehen davon aus, dass Kalium-Ionen-Batterien der nächsten Generation mit diesem Elektrolyten sicherer werden. Der Elektrolyt könnte weiterentwickelt und auch für andere Batteriesysteme eingesetzt werden.

Näher an der Serienreife: Kalium-Luft-Batterien

Bis zur Serienreife von Kalium-Ionen-Batterien wird noch etwas Zeit vergehen. Weiter ist die Forschung bereits bei Kalium-Luft-Batterien, bei der eine Elektrode aus metallischem Kalium besteht und mit Sauerstoff aus der Umgebung reagiert. Solche Batterien haben eine weit höhere Energiedichte als Lithium-Ionen-Batterien.

Bisher halten sie aber noch nicht lange genug durch, die Anzahl der Ladezyklen ist begrenzt. Das liegt daran, dass nicht nur das Kalium mit dem Sauerstoff reagiert, sondern auch der Kohlenstoff an der Anode. Forscher arbeiten deshalb aktuell an Ideen, die Anode mittels Filtern vor Sauerstoff zu schützen und so die Zahl der möglichen Ladezyklen zu erhöhen. Wenn es gelingt, Kalium-Batterien weiterzuentwickeln, könnte die Speicherung von überschüssigem Wind- oder Solarstrom erheblich günstiger werden.

Quellen / Weiterlesen

Stromspeicher: Warum Kalium-Batterien die Lösung sein können | INGENIEUR.de
Australische Forscher: Ersatz für Lithium-Ionen Batterien auf der Spur | IWR
Nicht brennbare Kalium-Hochleistungsbatterien | Elektronik Praxis
An Intrinsically Non‐flammable Electrolyte for High‐Performance Potassium Batteries | Wiley Online Library
Fortschritt bei Kalium-Luft-Batterien | Spektrum.de
Bildquelle oben: Pixabay

HINTERLASSEN SIE EINE ANTWORT

Please enter your comment!
Please enter your name here