Anzeige

Lithiumfreie Alternativen
Magnesium-Batterien – Umweltfreundlich, leicht und günstig

Magnesium-Batterien könnten die Zukunft der modernen Stromversorgung sein. Sie sind nicht brennbar und explodieren nicht – im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.

Bild: Showcase/stock.adobe.com

Bisher verfügten die  Magnesium-Batterien allerdings nicht über genügend Speicherkapazität, um sie serienmäßig herzustellen und in Geräten zu verbauen, die mit Lithium-Ionen-Akkus laufen.

Forschern gelang Durchbruch

Die Forscher der Universität Houston in Texas berichteten der Zeitschrift Nature Communications von einem neuen Design für die Akkukathode, die die Speicherkapazität verdoppelt. Die bisherige Meinung, die Magnesium-Chlorid-Bindung müsse aufgebrochen werden, um sie in das Wirtsmaterial einzufügen, wurde verworfen.

Die neue Batterie speichert Energie durch Einfügen von Magnesiumchlorid in Wirtsmaterial wie Titandisulfid. Die Magnesiumchlorid-Bindung wurde beibehalten. Die Kathode zeigt viel schneller Diffusion als herkömmliche Magnesium-Versionen. Lithium-Ionen-Batterien haben eine Spannung von etwa drei bis vier Volt. Die Spannung der neuen Batterie liegt bei etwa einem Volt und ist damit vergleichsweise niedrig.

Die Speicherkapazität der neuen Batterie liegt bei 400 mAh/g und ist damit etwa viermal so hoch wie die der bisherigen Magnesium-Batterien, die bei circa 100 mAh/g lag. Vergleichbare Lithium-Ionen-Batterien weisen eine Energiedichte von nur 200 mAh/g auf. Mit Magnesium kann doppelt so viel Energie gespeichert werden wie mit Lithium.

Der Schlüssel lag darin, so die Forscher, das Titandisulfid so aufzuweiten, damit das Magnesiumchlorid eingefügt werden kann, ohne das Magnesiumchlorid-Bindung aufzubrechen. Die Beibehaltung der Bindung verdoppelt die Ladung, die die Kathode speichern kann. Das vierstufige Verfahren wird als Interkalation bezeichnet.

Magnesium sicherer als Lithium

Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Spannung und Energiedichte bilden derzeit den Standard. Lithium ist jedoch vergleichsweise teuer. Zudem ist das Leichtmetall nicht ganz unproblematisch, wie beispielsweise die in Smartphones von Samsung verbauten Akkus in der Vergangenheit zeigten. Sie können Feuer fangen oder gar explodieren.

Magnesium hingegen ist vergleichsweise billig, da weltweit große Ressourcen existieren. Der entscheidende Vorteil besteht allerdings – neben der doppelten Speicherkapazität – in der Sicherheit des Materials. Es ist weniger reaktiv und damit weniger gefährlich. Während des Aufladens bilden sich keine Ablagerungen. Magnesium kann außerdem günstig hergestellt werden, da es weniger schnell mit Luft reagiert und sich dadurch einfacher bearbeiten lässt.

„Wir hoffen, dass dies eine allgemeine Strategie ist“, sagte Hyun Deog Yoo, Mitarbeiter des Forscherteams der Universität Houston, der Zeitschrift. „Wenn wir verschiedene polyatomare Ionen in Wirtsmaterialien mit höherer Spannung einlagern können, streben wir an, Akkus mit höherer Energiedichte zu einem niedrigeren Preis zu schaffen, besonders für Elektrofahrzeuge“, so Yoo weiter.

Kommentare

botMessage_toctoc_comments_926
Anzeige

Nachrichten zum Thema

+++ News +++ Fachmesse für Elektro, Sanitär, Heizung und Klima GET Nord: Mehr Energieeffizienz im Gebäudesektor

Architekten, Planer und das Handwerk erhalten auf der Fachmesse GET Nord vom 17. bis 19. November 2022 wichtige Orientierung für die Verbesserung der Energieeffizienz in Gebäuden sowie wertvolle Impulse zur Konzeption nachhaltiger Neubauten und der...

Weiter lesen

+++ News +++ Weiterbildung Energiespeicher Online-Seminare zu Stromspeichersystemen

Die kostenlosen Online-Seminare von Fenecon vermitteln Wissen und Installationshinweise zu Heimspeichersystemen – über Gewerbe- und Industriespeicher bis zur Wirtschaftlichkeitspotentialanalyse.

Weiter lesen

+++ News +++ Brennstoffzellen Wasserstoff auch für leichte Nutzfahrzeuge

Zwei Demonstrator-Fahrzeuge liefern umfassende Daten für die Weiterentwicklung des alternativen Antriebssystems. Bosch setzt für die Tests auf eigene Brennstoffzellen-Komponenten. Erste Erkenntnisse zu Reichweite und Tankzeiten überzeugen....

Weiter lesen

Die Solid-Flow-Energiespeicher sind sowohl in Bezug auf Kapazität als auch hinsichtlich der Leistung modular aufgebaut und bis in den Gigawattbereich skalierbar.

Weiter lesen

+++ News +++ Energieeinsparungen bei öffentlicher Beleuchtung Energieeinsparverordnung der Bundesregierung

Am 1. September ist die neue Energieeinsparverordnung der Bundesregierung in Kraft getreten. Sie soll dazu beitragen, den Gas- und Energieverbrauch in Deutschland zu senken. Auswirkungen hat dies unter anderem auf die öffentliche Beleuchtung.

Weiter lesen
Anzeige