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Alternative Materialien für die Aluminiumbatterie

Forscher haben neue Materialien für eine kostengünstige Batterieproduktion gefunden.

Immer mehr Strom stammt aus Sonnen- und Windenergie. Um diesen auch in sonnen- und windarmen Zeiten einsetzen zu können, müssen Lösungen zum Zwischenspeichern gefunden werden. Die bisherigen, in der E-Mobilität eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien, sind wegen der seltenen und schwer abbaubaren Rohstoffe teuer und für einen großen Umfang nicht tauglich. Daher arbeiten viele Forscher an alternativen Batterielösungen. Die vielversprechendste davon zurzeit: Aluminiumbatterien.

Aluminiumbatterien aus günstigen und in großen Mengen vorkommenden Rohstoffen

An der Forschung und Entwicklung alternativer Batterielösungen arbeiten auch Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa). Nun fanden sie zwei neue Materialien, die die Aluminiumbatterie weiterbringen könnte: Titannitrid für die leitenden Teile der Batterie und Polypyren für die positive Elektrode.

Titannitrid und Polypyren

Beide Materialien lassen sich auch für andere Projekte nutzen. Maksym Kovalenko, einer der führenden Wissenschaftler an der Empa, sagt über Titannitrid: „Diese Verbindung besteht aus den sehr häufig vorkommenden Elementen Titan und Stickstoff und lässt sich einfach herstellen. Die möglichen Anwendungen von Titannitrid bleiben dabei nicht auf Aluminiumbatterien beschränkt. Das Material könnte auch in anderen Batteriearten eingesetzt werden, zum Beispiel in solchen, die auf Magnesium oder Natrium basieren, oder in Hochspannungs-Lithiumionenbatterien.“ Polypyren indes ist ein Kohlenwasserstoff mit kettenförmiger Molekülstruktur. „Zwischen den Molekülketten bleibt viel Platz. Die verhältnismäßig großen Ionen der Elektrolytflüssigkeit können daher gut in das Elektrodenmaterial eindringen und es laden“, erklärt Kovalenko. Ein weiterer Vorteil von Polypyren: Es lässt sich dank der Porosität optimal an verschiedene Anwendungen anpassen. „Das bisher verwendete Graphit hingegen ist ein Mineral. Es lässt sich ingenieurtechnisch nicht verändern“, so Kovalenko.