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Autor: Alexander Lütkehaus
Veröffentlicht am: 21.10.2019
KIT und Helmholtz-Institut Ulm (HIU) haben erstmals Elektrolyte mit brauchbaren Eigenschaften bei Raumtemperatur für Calciumbatterien entwickelt.
Calciumbatterien befinden sich aktuell noch in der Forschung, versprechen aber eine günstige Herstellung sowie eine hohe Energiedichte und kämen daher als Ablösung für die Li-Ionen-Batterie infrage. Bislang gelang es jedoch nicht, Calciumbatterien bei Zimmertemperatur zu laden. Jetzt ist es dem KIT laut der Fachzeitschrift „Energy & Environmental Science“ gelungen, Elektrolyte mit entsprechenden Eigenschaften zu entwickeln. Für die flächendeckende Umstellung auf eine emissionsfreie Mobilität und Energieversorgung kann die Calciumbatterie demnach zu einem kostengünstigen effizienten Element werden.
Laut des KIT kann die Li-Ionen-Batterie nicht global für eine Emissionsfreiheit sorgen, da Rohstoffe wie Kobalt, Nickel und Lithium notwendig sind, die die Produktionsmöglichkeiten limitieren. Somit ist es wichtig, alternative Batterietechnologien zu erforschen, um weiterführende nachhaltigere Konzepte entwickeln zu können. Das KIT setzt daher in Kooperation mit dem von der Universität Ulm gegründeten Helmholtz-Institut Ulm (HIU) auf Calcium als Rohstoff, das deutlich häufiger auf der Erde vorhanden ist. Calcium bietet als Element die Fähigkeit pro Atom zwei Elektronen aufzunehmen und kann eine ähnliche Spannung wie Lithium liefern. Ein weiterer Vorteil neben der Verfügbarkeit ist der sichere und kostengünstige Abbau. Jedoch sind nutzbare Elektrolyte für die Calciumbatterie erst seit wenigen Jahren bekannt, diese sind erst ab 75°C einsetzbar und weisen zudem unerwünschte Nebenreaktionen auf. Der neu entwickelte Elektrolyt auf Basis spezieller organischer Calciumsalze ermöglicht einen Ladevorgang bei Zimmertemperatur. Mit dem Elektrolyt Calciumtetrakis konnten eine hohe Energiedichte, Speicherkapazität und Schnellladefähigkeit einer Calciumbatterie gezeigt werden.
Mit den neuen Erkenntnissen sind nun wichtige Schritte getan, um die Erkenntnisse aus dem Labor in die Anwendung zu bringen. Bis die Technologie aber die bislang dominierende Lithium-Ionen-Batterie in Bereichen wie Elektrofahrzeugen oder stationären Speichern ersetzen könne, werde es aber noch dauern, betont Professor Maximilian Fichtner vom KIT. Weitere Entwicklungsschritte sollen nun folgen.
TA Waters
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