2019_133_Calciumbatterien

Forscher des KIT haben neue Elektrolyte entwickelt, die eine künftige Entwicklung von Calcium-Batterien deutlich realistischer machen. Bild: Markus Breig/KIT

| von Werner Beutnagel

Dies schreiben die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science. „Lithium-Ionen-Batterien kommen von ihrer Performance und manchen darin verwendeten Rohstoffen mittelfristig an ihre Grenzen und könnten dann nicht überall dort eingesetzt werden, wo in Rahmen der Energiewende Energiespeicher sinnvoll wären. Wir verfügen nur über begrenzte Vorkommen von Rohstoffen wie Kobalt, Nickel und Lithium, die für die Herstellung notwendig sind“, erklärt Maximilian Fichtner vom KIT, Direktor der Forschungsplattform CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe). Calcium hingegen sei das fünfhäufigste Element in der Erdkruste. „Es ist gleichmäßig auf der Erde verfügbar und bietet den Vorteil sicher, ungiftig und kostengünstig zu sein“, so Fichtner.

Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien sowie bei der neueren Natrium- oder Magnesium-Technologie existierten jedoch bisher keine praktikablen Elektrolyte, um wiederaufladbare Calcium-Batterien herzustellen. „Erst seit wenigen Jahren existieren überhaupt experimentelle Elektrolyte und damit Prototypen der Calciumbatterie“, erklären Zhenyou Li, Erstautor der Studie und Projektleiterin Zhirong Zhao-Karger. „Diese ermöglichen einen Ladevorgang aber erst bei Temperaturen jenseits der 75 Grad Celsius und sind dabei noch anfällig für unerwünschte Nebenreaktionen.“

Nun gelang es den Forschern, eine Klasse neuer Elektrolyte auf Basis spezieller, organischer Calciumsalze zu synthetisieren, mit denen Ladevorgänge auch bei Zimmertemperatur möglich sind. Am Beispiel des neuen Elektrolyts konnten die Forscher nach eigener Aussage nachweisen, dass Calciumbatterien mit hoher Energiedichte, Speicherkapazität und Schnellladefähigkeit möglich sind. Die neuen Batterien könnten nach Ansicht der Forscher in Zukunft Lithium-Ionen-Batterien in Fahrzeugen, mobilen Endgeräten und stationären Speichern ersetzen. Allerdings könnte dies noch eine Weile dauern: „Die neuen Elektrolyte sind ein erster wichtiger Schritt“, betont Fichtner. „Bis zur marktreifen Calciumbatterie haben wir noch einen weiten Weg vor uns.“

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