Luft-Natrium-Akku wird haltbar und effizient

Eine Elektrode, die im Grunde nur die umgebende Luft ist, verspricht eine extreme Vereinfachung bei der Konstruktion von Akkumulatoren. Allerdings zählen Luftfeuchte und nicht zuletzt Sauerstoff zu den Stoffen, die anschließend die metallene Anode angreifen und vergleichsweise schnell für einen Leistungsverlust sorgen. Aufwendige Luftfilter wären also nötig, um das zu verhindern.

Ganz anders verhält es sich bei der Batteriezelle, die an der Pohang University in Südkorea vorgestellt wurde. Hier konnten die Forschenden zeigen, die chemischen Reaktionen mit Sauerstoff, CO2 und Wasser die Leistung der Zelle sogar steigert, was nicht zuletzt an einem sogenannten Natrium-Supraionenleiter (NASICON) liegt, der die Anode bedeckt.

Er bildet einen festen Elektrolyt, der unter anderem aus Natrium, Silizium und Zirconium zusammengesetzt ist. Darauf befindet sich außerdem Nickel, das wichtig für die Reaktion mit Kohlensäure ist. Diese entsteht aus Wasser und CO2. Beide Stoffe befinden sich in Luft und sorgen für die Bildung einer zusätzlichen porösen Schicht, in der sich auch Natrium-Ionen anreichern und die Leitfähigkeit der Ionen steigern.

So erreicht die vorgestellte Zelle praktikable Spannungen von annähernd 3 Volt und lässt sich mit nur einem Volt mehr wieder aufladen. Das ist besonders wichtig, um eine hohe Effizienz zu erhalten. Liegen die Spannung beim Laden und Entladen zu weit auseinander, benötigt man wesentlich mehr Strom zum Aufladen als später zur Verfügung steht.

Bis zum praktischen Einsatz dürfte jedoch noch ein Weg zu gehen sein. In der veröffentlichten Studie konnten 100 Aufladungen realisiert werden - bei einer verbleibenden Leistung von 86 Prozent. Für den praktischen Einsatz wäre das Zehnfache natürlich wünschenswert.

Eine Eigenschaft des vielversprechenden Akkus dürfte Bewohner gemäßigter Klimazonen besonders freuen. Die dort übliche Luftfeuchtigkeit von 70 Prozent sorgt für die maximale Leistungsfähigkeit der Metall-Luft-Batterie. Das E-Auto kommt dann also ein paar Kilometer weiter.