Batterie aus Luft, Alu und Öl

Aluminium-Luft-Batterien speichern deutlich mehr Strom als die besten Lithiumionen-Akkus. Allerdings sind sie nur ein einziges Mal zu gebrauchen und auch ungenutzt entladen sich diese Batterien binnen einiger Tage. Zumindest das Problem der allzu raschen Selbstentladung haben Wissenschaftler nun in den Griff bekommen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, konnten sie den Ladungsverlust drastisch reduzieren.

In ihrem Prototyp setzten die Wissenschaftler um Brandon Hopkins vom Massachusetts Institute of Technology in den USA eine dünne Membran zwischen die beiden Elektroden der Batterie. Dadurch teilten sie die Kammer für den flüssigen Elektrolyten auf. Wurde die Batterie nicht genutzt, ließen die Forscher nun elektrisch isolierendes Silikonöl in die Batterie fließen. Das Öl schützte die Aluminiumelektrode vor Korrosion – und verhinderte so die Selbstentladung. Um Energie aus der Batterie zu erhalten, pumpte das Team das Öl ab und schaffte so wieder Platz für den flüssigen Elektrolyten.

Die mit Öl gefüllte Batterie hatte nach einem Monat nur ein fünftel Promille ihrer Ladung verloren, berichten Hopkins und seine Kollegen. Damit lassen sich Aluminium-Luft-Batterien lange Zeit lagern und je nach Bedarf aktivieren. Der Prototyp besitzt eine Ladungsdichte von etwa 900 Wattstunden pro Kilogramm. Herkömmliche Aluminium-Luft-Batterien erreichen 1300 Wattstunden pro Kilogramm, Lithiumionen-Akkus dagegen nur gut 150 Wattstunden pro Kilogramm. Auch die Energiedichte anderer elektrochemischer Stromspeicher liegt um ein Vielfaches unter dem nun erzielten Wert.

Die Wissenschaftler um Hopkins haben ihr neues Konzept bereits zum Patent angemeldet. Sie sind davon überzeugt, dass Aluminium-Luft-Batterien dank des schützenden Öls künftig viele weitere Anwendungen finden. Theoretisch ließe sich die Energiedichte sogar auf Werte von bis zu 8000 Wattstunden pro Kilogramm steigern. Auch wenn die Batterie nach einmaligem Gebrauch ausgetauscht und recycelt werden müsste, könnten Elektroautos damit Reichweiten von mehreren Tausend Kilometern erreichen. Heute kommen die leichten Aluminium-Luft-Batterien bereits testweise in Elektroautos und in der Raumfahrt zum Einsatz.