Akku mit 100.000 Ladezyklen dank Zink im Nanoröhrchen
Eine wässrige Zink-Ionen-Batterie bietet von Haus aus einige wichtige Vorteile. Sie ist schwer entflammbar und damit sicher im Betrieb. Zudem steht das benötigte Zink in großen Mengen zur Verfügung, was die Kosten für derartige Akkus niedrig hält.
Gleichzeitig finden beim Laden und Entladen zahlreiche unerwünschte Nebenreaktionen zwischen den Zink-Ionen und der wässrigen Lösung statt. Nach etwa 100 Ladezyklen lassen sich feste Zinkstrukturen nachweisen. Außerdem kommen Korrosion und die damit verbundene Bildung von Wasserstoff hinzu. Schließlich wird die Batterie unbrauchbar.
Ganz anders verhält nicht nun ein Prototyp in der Größe einer Knopfzelle, der an der TU München entwickelt wurde. Die Lebendauer der komplett montierten Zelle liegt bei 100.000 Ladezyklen, was bei einmal Laden und Entladen pro Tag mehr als 270 Jahren entsprechen würde.
Verantwortlich für diese enorme Robustheit ist eine Struktur aus Nanoröhren, ein poröses Polymer aus organischen Verbindungen und Fluor, das als TpBD-2F bezeichnet wird. Es bedeckt die Zink-Anode und verändert das Reaktionsverhalten im Inneren, ohne die elektrischen Eigenschaften negativ zu beeinflussen.
Durch die winzigen Kanäle können die Zink-Ionen fließen, während Wassermoleküle draußen bleiben müssen. Die Anode bleibt geschützt und Zinkoxide oder feste Zinkstrukturen auf der Anode können nicht entstehen, was die gigantische Haltbarkeit erklärt.
In einem Punkt hat die Batterie jedoch das Nachsehen gegenüber Lithium-Ionen-Akkus. Die Energiedichte fällt wesentlich geringer aus. Genau dies spielt aber bei einem stationären Einsatz keine Rolle und genau dieser dürfte in nächster Zeit immer wichtiger werden. Schließlich muss Strom aus Wind und Sonne auch dann fließen, wenn beides gerade nicht verfügbar ist - was mit großer Sicherheit mehrmals pro Tag der Fall sein dürfte.
Bleibt nur noch zu hoffen, dass die nächsten Zink-Ionen-Batterien mit TpBD-2F-Gewebe etwas größer ausfallen als eine Knopfzelle.
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