Schwedische Forschende haben eine neue Art von Batterie entwickelt, die aus Zink und dem umweltfreundlichen Holzbestandteil Lignin besteht, giftiges Blei sucht man darin indessen vergeblich. Die Forschenden sehen in der Entwicklung großes Potenzial für Entwicklungsländer, wo Strom mitunter Mangelware ist.
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Von der Energiedichte her soll die neue Batterie mit Bleisäure-Batterien mithalten können. Eine Batterie soll bis zu 8.000-mal verwendet werden können und dabei etwa 80 Prozent ihrer Leistungsfähigkeit behalten. Ist eine einzelne Batterie voll geladen, soll sie bis zu einer Woche lang halten – deutlich länger als vergleichbare Batterien auf Zink-Basis, die schon nach wenigen Stunden leer sind.
Batterien könnten Lithium-Ionen-Batterien ersetzen
Batterien auf Zink-Basis, die derzeit verkauft werden, lassen sich meistens nicht wieder aufladen. In diesen Batterietyp werden allerdings große Hoffnungen gesetzt. Irgendwann könnten sie Lithium-Ionen-Batterien sogar vollständig ersetzen, wenn man sie so baut, dass sie wiederaufladbar sind.
„Obwohl Lithium-Ionen-Batterien bei richtiger Handhabung nützlich sind, können sie explodieren, sind schwierig zu recyceln und problematisch im Hinblick auf Umwelt- und Menschenrechtsfragen, wegen bestimmten Bestandteilen wie Kobalt. Unsere nachhaltige Batterie ist deshalb eine vielversprechende Alternative, wenn die Energiedichte keine entscheidende Rolle spielt“, sagt der beteiligte Forscher Ziyauddin Khan von der Universität Liköping. Die Energiedichte der neuen Batterie beträgt nämlich nur 30-50 Wattstunden pro Kilogramm - Lithium-Ionen-Batterien kommen auf das 5-Fache.
Zink wurde stabilisiert
Ein großes Problem von Zink-Batterien war bisher die schlechte Haltbarkeit der Batterien. Weil das Zink darin mit dem Wasser in der Elektrolytlösung der Batterie reagierte, wurde Wasserstoffgas freigesetzt. Dadurch veränderte sich das Zink so, dass die Batterien unbrauchbar wurden.
Den schwedischen Forschenden ist es nun aber gelungen, das Zink in den Batterien zu stabilisieren. Dazu verwendeten sie ein sogenannter Wasser-in-Polymer-Salzelektrolyt, der Batterien mit Zink und Lignin eine hohe Stabilität verleiht. Die Forschung entstand in Kooperation mit dem Start-up Ligna Energy, das bereits seit einigen Jahren an einer Lignin-Batterie forscht.
Günstige Materialien als Hoffnung für Entwicklungsländer
Die Kombination der Materialien habe außerdem den Vorteil, dass die Batterie dadurch sehr günstig sei: „Sowohl Zink als auch Lignin sind supergünstig und die Batterie lässt sich leicht recyceln. Und wenn man die Kosten pro Nutzungszyklus berechnet, handelt es sich im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien um eine günstige Batterie“, sagt Ziyauddin Khan.
Die Forschenden hoffen, dass ihre Batterie irgendwann in Solarpaneelen eingesetzt werden könnten, die Entwicklungsländer mit Strom versorgen sollen. Derzeit haben sie die Batterie erst im Labor in einer kleinen Variante hergestellt. Sie arbeiten aber daran, dass sie auch viel größere Batterien nach demselben Prinzip herstellen können.