Eine neuartige Lithium-Batterie könnte den Weg für elektrische Passagierflugzeuge ebnen
Mit der Unterstützung des japanischen Konglomerats Softbank hat es ein Team von Wissenschaftler:innen des National Institute for Material Science geschafft, eine Lithium-Luft-Batterie mit einer rekordverdächtigen Energiedichte von mehr als 500 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) herzustellen. Zum Vergleich: Der neuartige Akku hat damit fast die doppelte Energiedichte der Batterie, die in einem Tesla Model 3 verwendet wird.
Batterie mit der höchsten bisher erreichten Energiedichte
Laut der Studie, die in der Zeitschrift Materials Horizons veröffentlicht wurde, handelt es sich bei der Entwicklung um eine Batterie mit der höchsten bisher erreichten Energiedichte und der längsten Zyklenlebensdauer. Und damit nicht genug: Der Akku kann sogar bei Raumtemperatur geladen und wieder entladen werden.
Der entwickelte Lithium-Luft-Akku besteht aus zehn gestapelten Zellen und hat eine Größe von vier mal fünf Zentimetern. Die Batterie hat außerdem eine lange Lagerfähigkeit, ist relativ umweltfreundlich und neigt weniger zur Dendritenbildung. Dendriten sind Ablagerungen, die beim wiederholten Ladevorgang an den Anoden heranwachsen und zu Bränden und Explosionen der Kraftpakete führen können.
„Ein großer Schritt auf dem Weg zur praktischen Anwendung“
„Wir haben mit der Lithium-Luft-Batterie eine Energiedichte der Weltklasse erreicht“, sagte Shoichi Matsuda, leitender Forscher am National Institute for Materials Science. „Das ist ein großer Schritt auf dem Weg zur praktischen Anwendung.“ Falls die Technologie für den Handel zugelassen wird, könnten diese Batterien in Mobiltelefonen, Elektroautos und vielleicht sogar in elektrischen Passagierflugzeugen zum Einsatz kommen.
Zahl von 500 Wh/kg signifikant
Laut Forbes ist die Zahl von 500 Wh/kg enorm wichtig, da Ingenieur:innen sie als den kritischen Punkt betrachten, an dem elektrische Passagierflugzeuge – die nachhaltig, effizient und nahezu geräuschlos sind – möglich werden. „Das ist so etwas wie der heilige Gral“, meint Patrick Wheeler, Global Director des Institute of Aerospace Technology und Professor am Department of Electrical and Electronic Engineering an der University of Nottingham. „Wenn Sie über eine große Distanz vollelektrisch fliegen wollen, werden die aktuellen Lithium-Ionen-Akkus das nicht tun, weil sie zu groß und zu schwer werden“, sagte er und fügte hinzu: „Reichweitenangst ist immer noch ein Problem für Elektrofahrzeuge.“
Lithium-Luft-Batterien könnten Reichweite von E-Autos erhöhen
Die Lithium-Luft-Batterie wäre aber auch ein großer Schritt für die E-Auto-Industrie. Derzeit können E-Autos mit einer Ladung im Durchschnitt nur knapp 200 Kilometer weit fahren. Mit der neuartigen Lithium-Luft-Batterie und unter Verwendung von entsprechenden Katalysatoren wäre eine Reichweite von 640 bis 800 Kilometern möglich.
Im Moment sind Lithium-Luft-Batterien noch Zukunftsmusik und es gibt nur wenige Exemplare, die erfolgreich hergestellt wurden. Das liegt zum einen daran, dass ein erheblicher Gewichtsanteil von Lithium-Luft-Batterien schwere inaktive Komponenten enthält, die nicht direkt an Batterieprozessen beteiligt sind. Außerdem sind die verwendeten Materialien noch recht teuer, weshalb die Forschern:innen leistungsfähigere Batteriematerialien entwickeln wollen, die sie in die neuartige Lithium-Luft-Batterie integrieren können, um deren Zyklenlebensdauer zu erhöhen. So könnte es ihnen schneller gelingen, die Batterie in Betrieb zu nehmen. Expert:innen schätzen, dass die Marktreife der Lithium-Luft-Batterie frühestens in den 2030er-Jahren erreicht wird.
