Neue Batterie aus Wien soll Solar- und Windenergie einlagern

Wissenschafter aus Spanien und der TU Wien entwickelten Sauerstoff-Ionen-Batterie auf Keramik-Basis

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Check-List Redaktion

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Das Einlagern von Strom-√úbersch√ľssen aus Solar- oder Windenergie, um Reserven dann abzurufen, wenn sie ben√∂tigt werden, ist einer der Schl√ľssel f√ľr die Energiewende. Da Lithium-Ionen-Batterien mit der Zeit Speicherleistung verlieren, sucht man nach Alternativen. Forscher aus Wien und Spanien k√∂nnen nun mit einer solchen aufwarten – einer Sauerstoff-Ionen-Batterie auf Keramik-Basis. Sie stellten ihre Entwicklung k√ľrzlich im Fachblatt “Advanced Energy Materials” vor.

Neben dem Leistungsverlust √ľber viele Auf- und Entladungsvorg√§nge hinweg sind es vor allem die raren, teuren, vielfach toxischen und oft unter katastrophalen Arbeitsbedingungen abgebauten Materialien, die zum Bau von Lithium-Ionen-Batterien ben√∂tigt werden und die Technologie in einem ung√ľnstigen Licht erscheinen lassen. So wird Kobalt, Nickel oder Mangan, das in den etwa massenweise in Elektroautos eingesetzten Batterien enthalten ist, oft unter fragw√ľrdigen Umst√§nden abgebaut.

Auch um so einen Akku zu produzieren, braucht es viel Energie. Schwierig gestaltet sich √ľberdies das Recycling. Eine zus√§tzliche Gefahr bei Lithium-Ionen-Akkus ist, dass durch Besch√§digung, √úberladen oder √úberhitzen des Akkus Zellen Risse bekommen k√∂nnen. Dann kann es sehr schnell zu Br√§nden kommen. Weltweit sind daher viele Wissenschafter auf der Suche nach anderen Batterie-Konzepten.

Ein solches legte nun ein Team um Alexander Schmid und J√ľrgen Fleig vom Institut f√ľr Chemische Technologien und Analytik der Technischen Universit√§t (TU) Wien in Kooperation mit dem Catalonia Institute for Energy Research (IREC) in Barcelona vor. Mittlerweile wurde die Technologie zum Patent angemeldet, hei√üt es am Mittwoch in einer Aussendung der TU.

Das Wiener Team arbeitet schon seit geraumer Zeit mit keramischen Materialien im Zusammenhang mit Brennstoffzellen. “Das brachte uns auf die Idee, zu untersuchen, ob solche Materialien vielleicht auch daf√ľr geeignet w√§ren, eine Batterie herzustellen”, so Schmid. Das Prinzip unterscheidet sich dabei kaum von jenem bei Lithium-Ionen-Batterien. Die Keramik-Bauteile k√∂nnen n√§mlich negativ geladene Sauerstoff-Ionen aufnehmen und wieder abgeben. Wird an dem Aufbau elektrische Spannung angelegt, beginnen die Ionen von einem keramischen Material zum anderen zu wandern. Die Batterie l√§dt sich auf. Beim Entladen l√§sst man die geladenen Sauerstoff-Atome wieder zur√ľckwandern und greift die gespeicherte Energie in Form von elektrischem Strom ab.

W√§hrend man in vielen Akkus das Problem hat, “dass sich die Ladungstr√§ger irgendwann nicht mehr bewegen k√∂nnen” und damit die Leistung stark absinkt, drohe dieses Szenario laut Schmid bei der Sauerstoff-Ionen-Batterie nicht ann√§hernd in vergleichbarem Ausma√ü. Wenn n√§mlich im Betrieb Sauerstoff abhanden kommt, kann er einfach aus der Umgebungsluft geholt werden und die Batterie regeneriert sich.

Durch die Verwendung der nicht brennbaren Keramik-Materialien seien Feuer ausgeschlossen, erkl√§rte Fleig. Auch in Bezug auf die Umweltfreundlichkeit gebe es entscheidende Vorteile: In den Teilen k√∂nne man relativ einfach bestimmte Stoffe, die rar, teuer oder giftig sind, durch andere ersetzen. Im Prototyp verwenden die Forscher zwar noch das eher seltene Lanthan, es gibt aber bereits √úberlegungen, dieses Element durch g√ľnstigere Alternativen zu ersetzen. Kobalt oder Nickel brauche es in dem Konzept jedenfalls nicht, so die Wissenschafter.

Allerdings hat die Entwicklung einen Haken: Man kann damit nur rund ein Drittel der Energie einlagern, die eine Lithium-Ionen-Batterie gleicher Gr√∂√üe im Schnitt speichert. Das mache die Sauerstoff-Ionen-Batterie zu keinem vielversprechenden Kandidaten als Energielieferant f√ľr kleine Ger√§te wie Smartphones. Allerdings sehen die Forscher viel Potenzial bei Gro√üanlagen, wo so und so gro√üe Module zum Energiespeichern gebraucht werden.

Das ist etwa dort der Fall, wo √ľbersch√ľssige Energie zwischengeparkt werden muss, die etwa in Windparks in der Nacht bei viel Wind erzeugt wird, zu der Zeit aber nicht unmittelbar gebaucht wird. “Wenn man ohnehin ein ganzes Geb√§ude mit Energiespeicher-Modulen errichtet, spielt die geringere Energiedichte keine entscheidende Rolle”, so Schmid.

APA/Red.

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