Lithium-Luft- und Fluorid-Akku

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Lithium-Luft- und Fluorid-Akku
Lithium-Luft- und Fluorid-Akku

Gleich zwei Meldungen sorgen in dieser Woche für Aufsehen:

 

Bei der Entwicklung einer Lithium-Luft-Batterie durch IBM gibt es „ermutigende Fortschritte“, und Forscher am Karlsruher KIT haben ein völlig neues Batteriekonzept vorgestellt, das auf Metallfluoriden basiert. Beiden Entwicklungen gemeinsam ist das Potential für eine sehr hohe Energiedichte.

 

IBM erwartet in Praxis bei Lithium-Luft-Batterien eine Energiedichte von rund 1 kWh/kg, was gegenüber dem aktuellen Stand bei Lithiumbatterien eine Steigerung um das 7-fache bedeutet. Für die Fluorid-Ionen-Batterie versprechen sich die Karlsruher Entwickler eine um den Faktor 10 höhere Speicherkapazität.

 

IBM verzeichnet im Bereich der chemischen Prozesse gute Fortschritte und sieht sich auch bei der Materialentwicklung auf dem richtigen Weg. In den nächsten beiden Jahren erwartet man den Übergang von der Grundlagen- und Werkstoffforschung zur eigentlichen Entwicklungsarbeit, die schon bis Ende 2013 zum Bau eines ersten großen Protoypen führen soll, an dem sich die neue Technik praktisch demonstrieren lässt. Im Automobilbereich könnte die hohe Energiedichte der Lithium-Luft-Technologie Reichweiten bis 800 km ermöglichen. Dem steht allerdings noch eine lange Ladedauer und eine geringe Leistungsdichte (Strombelastbarkeit) entgegen. Angesichts der bisherigen Fortschritte besteht dennoch die Hoffnung, die Serienreife der Lithium-Luft-Batterie bis 2020 zu erreichen.

 

Ein ganz neues Konzept für wiederaufladbare Metallfluorid-Batterien haben Dr. Maximilian Fichtner und Dr. Munnangi Anji Reddy am Institut für Nanotechnologie (INT) des KIT (Karlsruhe Institute of Technology) entwickelt. Das auf der Übertragung von Fluorid-Anionen zwischen den Elektroden, einem so genannten „Fluorid-Shuttle“ basierende System verspricht neben der höheren Speicherkapazität auch eine erhöhte Betriebssicherheit, da es auch ohne Lithium auskommt. Diese lithiumfreie Batterie verwendet eine Anode aus Metall, eine Kathode aus Metallfluorid und einen fluoridhaltigen Elektrolyten. Dabei übernimmt das Fluorid-Anion anstelle des Lithium-Kations den Ladungstransfer. An Kathode und Anode kommt es jeweils zur Bildung eines Metallfluorids oder zu dessen Reduktion. Da sich mehrere Elektronen pro Metallatom übertragen lassen, erlaubt dieses sehr hohe Energiedichten.

 

Bildquelle: KIT

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