Sollte die Glas-Batterie es zur Marktreife schaffen, könnten Smartphones künftig drei Mal so viel Akkukapazität bekommen und sich binnen Minuten aufladen lassen.
In den vergangenen Jahren haben immer wieder neue Akkutechnologien von sich reden gemacht. Sie versprechen schnelleres Aufladen, höhere Energiedichte, mehr Sicherheit und umweltfreundlichere Herstellung. Und damit Lösungen für Probleme, die es mit den weit verbreiteten Lithium-Batterien gibt.
Nun ist eine weitere Alternative im Rennen, die die Ablöse des Platzhirschen verspricht: der Glas-Akku. Was diese Lösung auch besonders macht, ist, dass einer der Miterfinder des Lithium-Akkus persönlich am möglichen Nachfolger mitarbeitet.
Glas und Alkali-Metalle
John Goodenough ist mittlerweile stolze 96 Jahre alt, scheint aber nicht annähernd an eine ruhige Pension zu denken. "Ich denke, wir haben die Möglichkeit etwas zu machen, was wir schon seit 20 Jahren versuchen", sagt er zu IEEE Spectrum. Nämlich Elektroautos in Sachen Kosten und Effizienz gleichwertig zu Benzinfahrzeugen zu gestalten.
Die neue Technologie nutzt als Elektrolyt – das Transportmedium für Elektronen zwischen den beiden Polen – eine Art Glas, die mit Alkalimetallen wie Lithium oder Natrium angereichert ist. Laut dem Forschungspapier dazu ergeben sich daraus neue chemische und physische Eigenschaften.
Leistungsfähiger, schneller, ungefährlicher
So soll eine Lithium- oder Natrium-Glas-Batterie bei gleicher Größe etwa dreimal so viel Energie speichern können wie ein klassischer Lithium-Ionen-Akku. Jedoch ist das Elektrolyt nicht entflammbar und auch nicht volatil. Auch besteht keine Gefahr, dass sich im Laufe der Zeit Ablagerungen, genannt "Denriten", bilden, die zu Kurzschlüssen führen können. Explodierende Handys oder Autos wären damit Vergangenheit.
Auch der Ladeprozess soll deutlich schneller ablaufen, weil das glasbasierte Elektrolyt eine deutlich höhere Leitfähigkeit aufweist. Ladevorgänge, die bei Lithiumbatterien Stunden dauern, könnten hier auf Minuten reduziert werden. Man schätzt auch, dass solche Akkus tausende Ladevorgänge ohne Leistungseinbußen überstehen könnten und eine wesentlich höhere Temperaturtoleranz haben. Man geht davon aus, dass sie in einem Spektrum zwischen –20 und 60 Grad betrieben werden können. Schafft man es, zudem ausschließlich Natrium zu verwenden, wäre auch der Umwelt geholfen.
Kathode gesucht
Im Moment allerdings ist freilich noch vieles in der Schwebe. Die Forschung befindet sich nach wie vor in der Proof-of-Concept-Phase, in der es namensgemäß darum geht, den grundsätzlichen Beweis für die Tauglichkeit der Idee zu erbringen. Das Elektrolyt und die Anode seien bereits entwickelt, heißt es, im Moment arbeite man an der Kathode. Ist dieses Problem gelöst, will man von aktuell sehr kleinen Prototypen auf größere Zellen umrüsten, die auch eine Vorstufe für die Entwicklung eines industriellen Produktionsprozess böten.
Ab dann sollen allerdings etablierte Batteriehersteller übernehmen und die Entwicklung zu Ende führen. Goodenough selbst hält zwar ein bestehendes Patent und wird weitere einreichen, möchte aber nicht direkt ins Geschäft einsteigen. Denn, so sagt er, mit 96 Jahren bauche er das Geld auch nicht mehr. (red, 17.06.2019)