Meldung vom: 08. März 2018
Die Salzwasser-Batterie: Günstig und sicher
Bei der Suche nach sicheren, preisgünstigen Akkus für die Zukunft stellt sich die Frage: Warum nicht einfach Wasser als Elektrolyt nehmen? Wasser ist kostengünstig, nahezu unbegrenzt verfügbar, nicht brennbar und leitet Ionen. Leider hat Wasser jedoch einen grundlegenden Nachteil: Es ist nur chemisch stabil bis zu einer Spannungsdifferenz von 1,23 V. Eine Wasser-Zelle würde also dreimal weniger Spannung liefern als eine handelsübliche Lithium-Ionen-Zelle mit 3,7 Volt. Deshalb würde sie sich für Anwendungen z.B. im Elektroauto kaum eignen. Für stationäre Stromspeicheranwendungen jedoch, könnte eine kostengünstige Batterie auf Wasserbasis durchaus interessant werden.
Einen Ansatz, wie das Problem zu lösen sein könnte, haben die beiden Jungforscher Ruben-Simon Kühnel und David Reber, Mitarbeiter in der Empa-Abteilung «Materials for Energy Conversion», entdeckt: Der salzhaltige Elektrolyt muss zwar flüssig sein, zugleich jedoch so hoch konzentriert, dass kein «überschüssiges» Wasser darin enthalten ist.
Die beiden Forscher benutzten für ihre Versuche das Spezialsalz Natrium-FSI. Dieses Salz ist äußerst wasserlöslich: So ergeben sieben Gramm Natrium-FSI und ein Gramm Wasser eine klare Salzlösung. Sämtliche Wassermoleküle sind in dieser Flüssigkeit um die positiv geladenen Natrium-Kationen herum, in einer Hydrathülle gruppiert. Ungebundene Wassermoleküle sind kaum mehr vorhanden.
Diese Salzlösung weist eine elektrochemische Stabilität von bis zu 2,6 Volt auf –beinahe doppelt so viel wie andere wässrige Elektrolyten. Die Entdeckung könnte der Schlüssel zu preisgünstigen und sicheren Batteriezellen sein.
Das System hat im Labor bereits eine Reihe von Lade- und Endladezyklen erfolgreich überstanden. Jedoch testeten die Forscher bislang die Anoden und Kathoden ihrer Versuchsbatterie getrennt. In einem nächsten Schritt sollen nun die beiden Halbzellen zu einer einzigen Batterie vereinigt werden. Weitere Lade- und Entladezyklen sind vorgesehen. Sollte das Experiment gelingen, rückt die preiswerte Wasser-Batterie in greifbare Nähe.
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