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Ein EU-Forschungsprojekt will einen neuen Batterietyp serienfähig machen, der die Abhängigkeit vom Lithium beenden könnte. Magnesium-Luft-Batterien haben großes Potenzial als Stromspeicher, sind aber noch nicht langlebig genug. Im Projekt „E-Magic“ arbeiten europäische Forschungseinrichtungen gemeinsam daran, das zu ändern.
Auf dem Weg ins Post-Lithium-Zeitalter
„Magnesium ist ein vielversprechendes Material und einer der wichtigsten Kandidaten unserer Post-Lithium-Strategie“, sagt Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm. Er ist gemeinsam mit Kollegen am Karlsruher Institut für Technologie und anderen europäischen Instituten am Projekt E-Magic beteiligt, das für European Magnesium Interactive Battery Community steht. Ihr gemeinsames Ziel: Eine neue Batterie zu entwickeln, die leistungsfähiger, günstiger und sicherer ist als Lithium-Ionen-Batterien.
Magnesium bietet sich als Batterierohstoff an, weil es in großen Mengen vorhanden ist. Magnesium-Luft-Batterien könnten Elektroautos bei gleichem Gewicht zur vierfachen Reichweite verhelfen. Ihre breite Verfügbarkeit würde nicht nur der Elektromobilität einen Vorwärtsschub geben, sondern auch den Markt für Heimspeicher weiter voranbringen. Die Jagd um das weltweit knappe Lithium als Batterierohstoff wäre beendet. Magnesium als Element ist auf der Erde 3.000 Mal so häufig vertreten wie Lithium und kann zudem leichter recycelt werden.
Magnesium-Luft-Batterien gehören zu den Metall-Luft-Batterien. Diese setzen elektrische Energie durch die Reaktion des jeweiligen Metalls, hier Magnesium, mit Sauerstoff frei. Dabei gewinnt eine spezielle Elektrode den Sauerstoff aus der Umgebungsluft. Dadurch sind höhere Energiedichten möglich als bei herkömmlichen Batterien, weil der Reaktionspartner Sauerstoff nicht in der Batterie vorgehalten werden muss. Das große Problem dabei ist, dass die Lebensdauer von Magnesium-Luft-Batterien noch nicht ausreicht.
Eine europäische Batterieindustrie könnte entstehen
An der Langlebigkeit arbeiten Maximilian Fichtner und seine EU-Kollegen. Die EU gibt ihnen dafür mehr als 6,7 Millionen Euro an Forschungsgeldern, denn alternative Batterietechnologien könnten Europa zum Batteriestandort machen. Das ist mit Lithium-Ionen-Batterien kaum mehr zu schaffen, zu groß ist der technologische Vorsprung der asiatischen Batteriehersteller.
Warum Magnesium-Luft-Batterien sicherer sind
Dass Magnesium-Luft-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien viel sicherer sind, liegt daran, dass sich an den Magnesium-Anoden keine elektrochemischen Ablagerungen bilden. Diese sogenannten Dendriten sind für Störungen und Kurzschlüsse in Lithium-Ionen-Batterien verantwortlich. In der Vergangenheit kam es dabei sogar zu Bränden von Smartphones oder Elektroautos. „Bei Magnesium gibt es keine vergleichbaren Prozesse. Deshalb können wir Magnesium in metallischer Form verwenden und so die sehr hohe Speicherkapazität des Metalls direkt nutzen. Das steigert die Leistungsfähigkeit der Batterie“, erklärt Zhirong Zhao-Karger vom Helmholtz-Institut.
Um die Magnesium-Luft-Batterie langlebiger und damit breit einsetzbar zu machen, gehen die Forscher nun verschiedenen Fragen nach. Dabei geht es um die Wahl des richtigen Elektrolyten oder um die Frage, wie die Metallelektrode idealerweise beschaffen sein muss, damit die Batterie alle Eigenschaften hat, die in einem Elektroauto gefordert sind.
Quellen / Weiterlesen
Magnesium-Batterien: Aufbruch ins Post-Lithium-Zeitalter | KIT
Metall-Luft-Batterien | Batterieforum Deutschland
Forscher: Magnesium-Batterien könnten Lithium-Ionen-Akkus ersetzen | ecomento.de
Magnesium-Luft-Batterien versprechen vierfache Reichweite für Elektroautos | INGENIEUR.de
„E-Magic“ – mit Magnesium-Batterien ins Post-Lithium-Zeitalter | pv magazine
Bildquelle: © Laila Tkotz/KIT