Von: Dennis L.
Leistungsstark und günstig

Silizium-Luft-Batterie 1.000 Stunden in Betrieb

Ein großes Problem der Silizium-Luft-Batterien, welche die Reichweite von Elektroautos verfünffachen können, haben Forscher nun lösen können. Damit ist den Forschern ein wichtiger Schritt gelungen, eine konkurrenzlos günstige und leistungsstarke Batterie zu perfektionieren.

Silizium-Luft-Batterie läuft erstmals über 1.000 Stunden
© Forschungszentrum Jülich

Jülich (Deutschland). Entgegen herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien können Silizium-Luft-Batterien fünfmal mehr Energie speichern. Bisher hatten solche Batterien allerdings einen großen Nachteil: Sie waren extrem kurzlebig. Wissenschaftler des Forschungszentrum Jülich haben nun herausgefunden warum und konnten das Problem beheben.

Die Forschungseinrichtung zählt zu den größten in ganz Europa und die Forscher arbeiten schon seit Jahren an der Verbesserung der Silizium-Luft-Batterie. Das Problem war, dass die Batterie schon nach ein paar Dutzend Stunden die gespeicherte Energie nicht mehr abgibt.

Die Vorteile einer langlebigen Silizium-Luft-Batterie sind aber so groß, dass die Wissenschaftler jahrelang hartnäckig weiter forschten – bis ihnen jetzt der große Durchbruch gelang.

Im Verhältnis zu normalen Lithium-Ionen-Batterien, sind Silizium-Luft-Batterien

  • wesentlich kleiner
  • erheblich leichter
  • umweltfreundlicher
  • bieten eine rund fünfmal höhere Energiedichte
  • sehr günstig
  • unempfindlicher gegen äußeren Einflüssen

Zudem bestehen sie aus Luft, Silizium. Kohlenstoff, etwas Nickel und aus das als Teflon bekannte Polytetrafluorethylen – alles günstige Rohstoffe die im Überfluss zur Verfügung stehen.

Falsche Fährte: Korrosion

Einige Zeit war man bei der Forschung in Jülich auf der falschen Fährte: Man vermutete, die kurze Lebenszeit der Batterien liege an der Korrosion. Lange Zeit wurde deshalb mit unterschiedlichen Elektrolyten experimentiert, um zu sehen, ob die Elektrolyten überhaupt geeignet sind, ob sich spontan eine Schutzschicht auf der Siliziumanode bildet oder ob es sich um ein Problem mit der Luft-Elektrode handelt. Alle diese Experimente brachten jedoch keine zufriedenstellenden Ergebnisse.

Ionischen Flüssigkeiten als Lösung

Erst mit dem Einsatz von ionischen Flüssigkeiten wurde eine Verbesserung erreicht und zwar speziell mit dem Einsatz von in Wasser gelösten Kaliumhydroxid. Beim Betrieb wird dieses Elektrolyt jedoch von der Batterie verbraucht. Kann es nicht mehr zur Verfügung gestellt werden, stellt die Batterie ihren Betrieb ein. So haben die Forscher eine Pumpe entwickelt, welche die Aufgabe hat, regelmäßig neues Elektrolyt in die Batterie einzuspeisen. So kann die Siliziumanode mit diesem in Kontakt bleiben.

Auf dem richtigen Weg

Wie der beteiligte Forscher Hermann Tempel sagt, ist die Batterie für den Einsatz im Alltag noch nicht geeignet. Nicht nur die Elektrolytflüssigkeit muss regelmäßig nachgefüllt werden sondern auch das Silizium baut sich im Lauf der Zeit ab. So ist das Nachfüllen der Elektrolytflüssigkeit unbedingt erforderlich wie auch das Auswechseln der Anode. Dennoch sind diese Erkenntnisse der erste Schritt für die Weiterentwicklung und man ist auf der Suche nach Möglichkeiten, um die Selbstentladung der Batterie erfolgreich unterdrücken zu können.

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