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40 000 Ladezyklen Super-Batterie mit 40 000 Ladezyklen soll Stromnetze stabilisieren

| Redakteur: Peter Koller

Mit einer Super-Batterie, die große Energiemengen schnell aufnehmen und abgeben kann, wollen US-Forscher künftig Stromnetze stabilisieren, die sich aus wechselhaften Quellen wie Solar- und Wind-Energie speisen.

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Ökoenergie wie Windstrom benötigt neue Speicherkonzepte im Stromnetz (Foto: Stanford University)
Ökoenergie wie Windstrom benötigt neue Speicherkonzepte im Stromnetz (Foto: Stanford University)

Die Speicherung von Wind- und Solarenergie, deren Erzeugung abhängig von Wetter und Tageszeit ist, stellt eines der ganz großen Probleme einer künftigen grünen Energieversorgung dar. Forscher an der Stanford-Universität glauben eine simple Lösung gefunden zu haben: eine Super-Batterie.

Eine zu diesem Zweck von Wissenschaftlern um Professor Yi Cui entwickelte Batterie hat einzigartige Eigenschaften. Durch eine Elektrode auf Basis kristalliner Nanopartikel einer Kupferverbindung erzielten die Forscher 40.000 Lade- und Entladezyklen, ehe die Kapazität der Batterie auf 80 Prozent abgesunken war. Zum Vergleich: Ein heute üblicher Lithium-Ionen-Akku ist nach etwa 400 Lade-/Entladezyklen nicht mehr praktisch nutzbar.

30 Jahre Lebensdauer der Elektrode

„Bei mehreren Ladezyklen pro Tag hätte diese Elektrode beim Einsatz im Stromnetz eine Lebensdauer von mehr als 30 Jahren“, so Colin Wessells, einer der beteiligten Forscher und Hauptautor eines diese Woche in Nature Communications veröffentlichten Aufsatzes.

Der Schlüssel zu diesem Erfolg liegt in der Struktur des verwendeten Elektrodenmaterials. Weil die Nanopartikel nur etwa 100 Atome groß sind, können sie eine weit offene Struktur bilden. Bei der Verwendung von Ionen der richtigen Größe können diese sich sehr schnell und in großer Zahl durch die Elektrode bewegen, ohne die Elektrode zu beschädigen.

Ausgangsmaterialien sind günstig

Auch wenn die Energiedichte der Batterie unter der von Lithium-Ionen-Akkus liegt, für die Speicherung großer Energiemengen im Netz ist ein andere Faktor wichtiger: Der Preis. Durch die Verwendung günstiger Ausgangsmaterialien wie einem wasserbasierten Elektrolyten sowie Kupfer, Eisen und Stickstoff glauben die Wissenschaftler, ihre Superbatterie sehr günstig herstellen zu können.

Was ihnen derzeit zur Fertigstellung noch fehlt, ist ein passendes Anodenmaterial als Ergänzung zu ihrer Nanopartikel-Kathode. Aber Cui ist optimistisch: „Wir habe bereits einige vielversprechende Kandidaten dafür in Aussicht.“

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