Neuer Laufzeitrekord für Silizium-Luft-Batterie

Jülich – Im Konzert der verschiedenen Stromspeicher-Technologien gelten auch Silizium-Luft-Batterien als vielversprechende und preisgünstige Alternative. Forschern ist nun ein neuer Meilenstein für diesen Technologiezweig gelungen.

Bislang galt die relativ kurze Laufzeit dieser High-Tech-Batterien als zentrales Problem. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben nun aber herausgefunden, was diese kurze Lebenszeit verursacht. Mithilfe dieser Erkenntnis haben sie die Betriebszeit auf über 1.100 Stunden erhöhen können.

Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus

Gewöhnliche Lithium-Ionen-Akkus wirken gegen die neuartigen Batterien sehr veraltet. Denn Silizium-Luft-Batterien verfügen über eine weitaus höhere Energiedichte und sind kleiner und leichter als heutige Lithium-Ionen-Akkus. Daneben sind sie umweltfreundlich und unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Der entscheidende Vorteil in Bezug auf kostensenkende Faktoren ist das Material: Silizium ist nach Sauerstoff eines der häufigsten Element der Erde. Es ist daher günstig und nahezu unbegrenzt verfügbar.

Allerdings hat auch die Silizium-Luft-Batterie noch ein paar wesentliche Defizite: Meist stoppt der Stromfluss bereits nach kurzer Zeit. Gründe für die Ursache dieses Problems konnten bisher nicht ermittelt werden. Das beste Ergebnis zeigte bisher der Einsatz eines speziellen, hochwertigen Elektrolyten, welcher allerdings der Grundidee einer preiswerten Alternative zu den Lithium-Ionen-Batterien entgegen steht.

Pumpsystem soll Abhilfe schaffen

Wissenschaftler des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung vermuteten hinter dem Problem eine andere Ursache für die kurze Laufzeit: Den Verbrauch des Elektrolyten. Ein spezielles Pumpensystem füllt die Elektrolytflüssigkeit von Zeit zu Zeit nach und erhöht die Lebenszeit der Batterie somit von über 1.100 Stunden auf knappe 46 Tage. So lange, bis das Silizium komplett aufgebraucht ist. Durch den Austausch der Siliziumanode kann die Batterie sozusagen mechanisch wieder aufgeladen werden. „Bleibt die Siliziumanode in Kontakt mit dem Elektrolyten, läuft die Batterie“, erklärt Hermann Tempel vom Bereich Grundlagen der Elektrochemie beim FZ Jülich.

Weitere Forschungsarbeiten stehen an

Um weitere Kosten zu sparen, suchen die Wissenschaftler nun einen Weg, um den Austausch des Elektrolyten zu vermeiden. „Wir müssen die Selbstentladung der Batterie unterdrücken“, erklärt Tempel. Denn diese führt zum Verbrauch des Elektrolyten. Abhilfe könnten dem Elektrolyten beigefügte Additive leisten. „Die Batterie ist immer noch nicht perfekt, aber jetzt wissen wir, woran wir arbeiten müssen.“

Quelle: IWR Online