Batterie nicht entflammbar dank Wasser als Elektrolyt

Lithium-Ionen-Akkus verdanken ihre hohe Energiedichte und Lebenserwartung einem organischen Elektrolyt. Es ist jedoch sehr leicht entflammbar und wirkt wie ein Brandbeschleuniger, sollte es zum Beispiel nach einer Kollision mit einem Elektroauto auslaufen.

Mit einem wässrigen Elektrolyt ließe sich diese Gefahrenquelle nahezu ausschließen. Lediglich einige der eingesetzten Materialien wären dann weiterhin problematisch, wenn sie in Brand geraten. Das gilt aber bei Lithium-Batterien ebenfalls.

Bisher konnten die Batterien auf Wasserbasis aber weder ausreichend hohe Spannungen erreichen noch eine akzeptable Energiedichte, um überhaupt für den mobilen Einsatz infrage zu kommen. Schließlich wäre genau dann die schwere Entflammbarkeit von großem Vorteil.

Am Dalian Institute for Chemical Physics in China wurde jetzt eine solche Batteriezelle mit passenden Eigenschaften vorgestellt. Laut der Studie, die in Nature Energy veröffentlicht wurde, konnte eine Energiedichte von 1.200 Wattstunden pro Liter erreicht werden, während auch die Spannung in einem praktikablen Bereich liegt.

Der Wert dürfte ungefähr 600 Wattstunden pro Kilogramm entsprechen, was den aktuell besten, industriell gefertigten Lithium-Ionen-Akkus gleichkommen würde. Bei Versuchen im Labor können aber teils deutlich höhere Leistungen erreicht werden als in der späteren Serienproduktion.

Dennoch dürfte sich ausgehend davon auch in der Praxis eine für die Elektromobilität sinnvolle Leistung erreichen lassen. Realisiert wurde dies durch einen reversiblen Multielektronen-Transfer sowohl mit negativ geladenen Iod-Ionen also auch Iod(V)-oxid-Ionen sowie zusätzlich Brom-Ionen, die im Zusammenspiel für die Energiedichte sorgen.

Mit einer geeigneten Anode aus Vanadium, einem sehr häufigen Element, sollen zudem etwa 1.000 Ladezyklen erreichbar sein. Sogar Schätzungen für eine spätere Serienfertigung gibt es bereits. Die Kosten sollen im Bereich aktueller Lithium-Ionen-Batterien liegen.