Lithium-Ionen-Akkus haben unseren Alltag revolutioniert. Sie sind inzwischen fester Bestandteil vieler elektronischer Produkte. Da sie viel Leistung auf wenig Raum bieten, sind sie in Smartphones, Laptops, Mobilkameras, E-Bikes oder Akkuschrauber eingebaut. Sie sind auch das Herzstück der Elektroautos, denn sie stellen die Energie für Betrieb und Fortbewegung bereit.
Maßgeblich an der Entwicklung des Lithium-Ionen-Akkus beteiligt war John B. Goodenough, der vier Jahrzehnte später im Jahr 2019 für diesen technischen Durchbruch mit dem Nobelpreis für Chemie geehrt wurde. Mit seinen damals 97 Jahren war er der älteste Nobelpreisträger der Geschichte.
Status Quo: Lithium-Ionen-Akkus
Die Vorteile dieser hochfunktionierenden und effizienten Batteriespeicher liegen auf der Hand: Sie sind langlebig und leicht, wiederaufladbar, haben eine hohe Energiedichte und verlieren ihre Speicherkapazität deutlich langsamer als herkömmliche Akkus. Zudem weisen sie keinen Memory-Effekt auf (einen durch frühzeitiges Aufladen verursachten Kapazitätsverlust), wodurch sie flexibler geladen werden können.
Doch es gibt auch Nachteile: Ihre Lebensdauer ist von der Nutzung und den Lagerungsbedingungen abhängig. Sie benötigen eine elektronische Schutzschaltung und sind empfindlich gegenüber Überspannungen sowie hohen und niedrigen Temperaturen. Lithium, das leichteste Metall im Periodensystem der Elemente, ist sehr reaktiv und leicht brennbar, so dass bei Li-Ion-Akkus ein gewisses Brandrisiko besteht. Außerdem stehen sie in der Kritik, weil die Förderung des Rohstoffes Lithium auf Kosten der Umwelt stattfindet: Durch das Abpumpen der Sole sinkt in den Abbauregionen der Grundwasserspiegel.
Energiespeicher der Zukunft: Schnell aufladbare Glas-Akkus
Aus diesem Grund wird auf der Suche nach umweltfreundlichen Alternativen mit Hochdruck an der Entwicklung einer neuer Batterie-Technologie geforscht. Auch im Hinblick auf Zukunftstechnologien wie die Elektromobilität. Dem US-amerikanischen Physiker Goodenough ist möglicherweise gemeinsam mit der portugiesischen Wissenschaftlerin Maria Helena Braga ein Durchbruch gelungen: Akkus mit Glas oder Keramik als Elektrolyte.
Der große Vorteil dieses neuartigen Batteriespeichers: Er basiert, anders als die herkömmlichen Akkus, die aus Flüssigkeiten bestehen, auf Feststoffen, was ihn weniger entzündbar macht. Extreme Temperaturen können ihm nichts anhaben und er ist in Minuten statt in Stunden aufzuladen. Außerdem ist er länger haltbar und soll über eine dreimal so hohe Energiedichte verfügen wie LI-Akkus.
Damit würde er den Weg ebnen für die umweltschonende Technologie der Elektromobilität. Denn er setzt zwei grundlegende Nachteile außer Kraft, die bislang den Siegeszug des Elektro-Autos verhindert haben: lange Ladedauer und begrenzte Reichweite.
Diese neuartige Batterie-Technologie hat in der Tat das Zeug, E-Autos zum Durchbruch zu verhelfen. Im Jahr 2022 soll sie die Marktreife erreichen.
Quellen und weiterführende Links:
https://t3n.de/news/glas-akku-li-ion-akku-erfinders-1257110/
https://www.stern.de/digital/technik/akku-glas-lithium-inen-eauto-bussejohn-goodenough-9161320.html
https://futurezone.at/science/glas-akku-von-nobelpreistraeger-wird-serienreif/400765164
https://energyload.eu/stromspeicher/forschung/superbatterie-glas-goodenough/
https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/energie/neue-batterie-glas-dreimal-besser-lithium-ionen-akkus/
Bildquelle: © Tim Reckmann, pixelio.de