Calcium statt Lithium und Cobalt: Akkus mit hoher Kapazität und Lebensdauer möglich

Seltene Erden sind kostspielig, was sich mit der weiteren Verbreitung von Smartphones, E-Autos und heimischen Energiespeichern sicherlich nicht so schnell ändern dürfte.

Calcium und Sauerstoff oder in der Kombination als Calciumoxid beziehungsweise Calciumperoxid zählen zu den häufigsten Elementen überhaupt. Sie sind praktisch auf dem gesamten Planeten anzutreffen. Calciumperoxid findet sich zudem in Kaugummi und Zahnpasta, in Backwaren und in Gummi.

Weil das Leichtmetall Calcium einen größeren Atomradius und eine stärkere Molekülbindung als zum Beispiel Lithium aufweist, treten unter normalen Bedingungen Probleme auf, die eine praktische Nutzung verhindern.

Obwohl derartige Batterien eine hohe Energiedichte besitzen, lassen sie sich bei Raumtemperatur nur wenige Mal aufladen, sind für den Gebrauch im Alltag also ungeeignet.

Forschende aus China konnten diesen Nachteil eines Calcium-Sauerstoff-Akkus nun eindrucksvoll beseitigen und eine neuartige Konstruktion 700-mal wieder aufladen.

Hierfür wurde statt Calciumoxid, welches sich nur mit hohem Aufwand aufspalten lässt, Calciumperoxid verwendet, welches eine deutlich schwächere Bindung aufweist. Weiterhin war ein besonders abgestimmtes Elektrolyt notwendig.

Der Clou aber sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen, welche mit Calcium bedeckt werden. Dieser winzige Schlauch liegt im Elektrolyt und ist wiederum von einer Nanoröhre umgeben, welche die Kathode bildet.

Mit dieser weichen und noch einmal in atmungsaktiven Stoff eingewobenen Batterie war es im Experiment möglich, ein Smartphone zu laden.

Noch befindet sich das gesamte System in der Experimentierphase. Unter anderem wird eine hohe Ineffizienz beim Laden bemängelt. Der Strombedarf zum Laden ist also wesentlich höher als die schlussendlich zur Verfügung stehende Kapazität.

Und dennoch konnte ein langlebiger Akku konstruiert werden, der fast ausschließlich aus weit verbreiteten und kostengünstigen Materialien besteht.