Energietechnik: Mit Luft

Schon lange gelten Lithium-Luft-Batterien als Alternative zu herkömmlichen Akkus. Jetzt macht die Entwicklung Fortschritte.

Physikern ist ein vielversprechender Fortschritt bei der Entwicklung neuartiger Batterien gelungen. Energiespeicher, die auf Lithium und Luft basieren, gelten seit den 1970er-Jahren als mögliche leistungsfähigere Alternativen zu den üblichen Lithium-Ionen-Akkus. Doch scheiterte die Idee bisher an einer Reihe praktischer Hürden. Einige Probleme hat ein Team um Ju Li vom MIT nun gelöst. Das berichten die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Energy.

In Lithium-Luft-Batterien wird der elektrische Ladungsfluss durch eine Reaktion von Lithium mit Sauerstoff-Molekülen in Gang gehalten. Bei bisherigen Prototypen ging dabei gasförmiger Sauerstoff in einen festen Zustand über. Bei dieser Reaktion entstanden Kristalle, die sich in der Battiere ablagerten und deren Lebenszeit begrenzten. In der Praxis müsste der Sauerstoff aus der Umgebungsluft entnommen werden. Die weiteren Bestandteile der Luft, wie Wasserdampf und Kohlendioxid, konnten dabei Schäden an den Batterien verursachen. Außerdem erhitzten sich die Akkus beim Aufladen, wodurch Energie verloren geht und die Gefahr eines Explosion besteht.

Li hat nun erstmals einen vollständig geschlossenen Lithium-Luft-Akku gebaut, der keine Luft von außen bezieht. Stattdessen bleibt der Sauerstoff im kondensierten Zustand und wechselt zwischen den Bindungszuständen Li₂O, LiO₂ und Li₂O₂. Der Prototyp kann etwa die doppelte elektrische Ladung speichern wie ein herkömmlicher Lithium-Ionen-Akku gleicher Masse und hatte nach 130 Ladezyklen lediglich zwei Prozent seiner Kapazität eingebüßt. Leichte, leistungsfähige und langlebige Batterien sind unter anderem für Elektroautos wichtig. Innerhalb eines Jahres will Li nun einen praxistauglichen Prototyp bauen. Das könnte allerdings etwas zu optimistisch sein. Bisher vermuteten Fachleute, dass das noch mindestens zehn Jahre dauern werde. Andere meinen, das Konzept werde nie funktionieren.