Weltweit beschäftigen sich zahlreiche Forscher damit, die nächste Generation der Batterien zu entwickeln, die unter anderem auch für Smartphones verwendet werden können. Grund dafür ist vor allem die Tatsache, dass der Abbau von Lithium immer schwieriger wird. Dies ist aber für die häufig genutzten Lithium-Ionen-Akkus essenziell. Im Vergleich zu Lithium ist das Vorkommen von Kalzium gut 2.500 x höher. Forschern ist nun ein kleiner Durchbruch gelungen.
Dass es mit dem Lithium-Abbau problematisch ist, liegt unter anderem daran, dass in den Gebieten, in denen es zum Abbau kommt, die Trinkwasser-Sicherheit gefährdet sein könnte. Da für den Abbau viele Chemikalien benötigt werden, gelangen auch viele in die Umwelt, sodass Lithium-Ionen-Batterien/Akkus derzeit immer stärker in der Kritik stehen.
Eine Alternative muss her
Forscher arbeiten daher weltweit an einer Lösung und an einer möglichen Alternative. Kalzium ist sehr vielversprechend, da es generell deutlich häufiger vorkommt. Bei den Speichereigenschaften kann Kalzium durchaus mit Lithium mithalten.
Ein Problem, was man aber bislang nicht wirklich lösen konnte, bezog sich aber auf die Temperaturen. So richtig funktionieren Batterien auf Basis von Kalzium erst ab etwa 75 Grad Celsius. Bei Raumtemperatur, also genau der Temperatur, wo auch Smarpthones mit einer Kalzium-Batterie lägen, könnte man das Gerät nur ein paar Mal neu aufladen.
Mehr als 700 Ladevorgänge bei Raumtemperatur
Erstmals ist es Forschern nun gelungen, dass sie eine Kalzium-Luft-Batterie trotz Raumtemperatur über 700 Mal aufladen konnten. Die Grundlage für die Batterie ist kein reines Kalzium, sondern Kalziumperoxid, ein Gemisch aus Kalzium und Sauerstoff. Dieser Stoff kommt bereits in vielen Alltagsgegenständen zum Einsatz wie Backwaren, Gummi und Zahnpasta.
Bei den Tests konnten bei Raumtemperatur mehr als 700 Ladezyklen erreicht werden. Die Batterie-Kapazität lag dabei bereits bei 500 Milliamperestunden pro Gramm. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos oder Laptops sind das sogar schon über 50 Prozent mehr.
Derzeit befindet sich das Projekt an der Fudan-Universität Shanghai im Rahmen einer Arbeitsgruppe noch in der sogenannten Experimentierphase. Bis zur Serienreife müssten es die Forscher erst schaffen, dass es ohne große Einbußen in der Leistung bis zu 1.500 Ladezyklen und mehr möglich sind.
Am Karlsruher Instituts für Technologie (dem KIT in Deutschland) wird ebenfalls mit Kalzium geforscht, um die nächste Batterie-Generation zu entwickeln.
Quellen: Welt der Physik, Nature
