Schwedische Forscher vervielfachen die Lebensdauer von NiMH-Akkus

24. Dezember 2018, 10:01 Uhr
Prof. Dag Noreus und Dr. Yang Shen. Bild: Niklas Björling / Stockholm University.
Prof. Dag Noreus und Dr. Yang Shen. Bild: Niklas Björling / Stockholm University.
Forscher der Universität Stockholm haben ein Verfahren zur Vervielfachung der Lebensdauer von Nickel-Metallhydrid-Akkus entwickelt. Diese Akkus vertragen weitaus mehr Ladezyklen als normale NiMH-Versionen, ohne an Kapazität zu verlieren. Aus der enormen Haltbarkeit ergeben sich neue Einsatzgebiete. Außerdem können NiMH-Akkus besonders leicht recycelt werden.

Die meisten Akkus basieren auf Blei, NiCd oder verschiedenen Varianten von Lithium. NiMH-Akkus mit ihren wässrigen Elektrolyten sind allerdings sowohl umweltfreundlicher als auch sicherer. Der NiMH-Akku ist ursprünglich aus dem NiH2-Akku (Nickel-Wasserstoff) entwickelt worden. NiH2-Akkus haben eine höhere Lebensdauer als andere Akkutypen. Deshalb werden sie u.A. in Satelliten im Weltraum wie etwa beim Weltraumteleskop Hubble eingesetzt, wo die Akkus jahrzehntelang funktionieren müssen. Leider sind solche Akkus unpraktisch groß, da der Wasserstoff in Gastanks gespeichert wird. NiMH-Akkus sind wesentlich kompakter, da der Wasserstoff in einer Metalllegierung bzw. einem Metallhydrid mit einer Wasserstoffdichte gespeichert wird, die der von flüssigem Wasserstoff entspricht, was allerdings die Haltbarkeit reduziert. Forscher der Universität Stockholm haben nun eine Modifikation entwickelt, mit der NiMH-Akkus die gleiche lange Lebensdauer wie die großen NiH2-Akkus erreichen können. Die Anregung für die neue Technologie stammt von einem neuen NiMH-Akku der Firma Nilar AB in Gävle.

In einem NiMH-Akku ist der Wasserstoff in der Metalllegierung gebunden. Das ist effektiv, aber die Batterie altert, weil sie austrocknet, wenn die Legierung langsam korrodiert und ihren wasserbasierten Elektrolyten verbraucht. Die Korrosion stört auch das innere Gleichgewicht zwischen den Elektroden. Die Forschergruppe entdeckte nun, dass sie den Alterungsprozess durch Zugabe von Sauerstoff fast vollständig verhindern können, der das verlorene Elektrodengleichgewicht wiederherstellt und den verlorenen Elektrolyten ersetzt. Dies ist bei den Akkus von Nilar problemlos, da alle Zellen den gleichen Gasraum teilen. Mit dem richtigen Verhältnis von Sauerstoff und Wasserstoff wird eine Lebensdauer erreicht, die alle heute üblichen Akkutypen übertrifft.

Dank der enormen möglichen Zyklenzahl eignet sich dieser Akku-Typ sehr gut als Energiepuffer für Stromnetze – eine Voraussetzung für den effektiven und großformatigen Einsatz von Solar- und Windenergie. Im Moment scheint Schweden führend bei NiMH-Akkus. In der kürzlich veröffentlichten Dissertation von Dr. Yang Shen geht es um „Development of metal hydride surface structures for high power NiMH batteries—extended cycle-life and lead to more effective recycling methods” (PDF-Volltext).
 
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