An der Universität Peking wird an Alu-Ionen-Akkus geforscht. Jetzt vermelden die Entwickler einen Durchbruch, der die E-Mobilität nachhaltig verändern könnte. Oder was halten Sie von drei Millionen Kilometern?
Um kostbare Materialien wie Lithium, Cobalt oder Nickel in Fahrzeugbatterien zu ersetzen, wird an vielen Alternativen geforscht. Aluminium gehört dabei zu den jüngeren Ideen. Erste Experimente entpuppten sich im Jahr 2023 als vielversprechend. Jetzt vermelden Forscher der Universität Peking einen großen Entwicklungsschritt. In ihren Experimenten zeigte sich der Alu-Akku als extrem widerstandsfähig – selbst nach tausenden Ladezyklen.
Während herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus auf Nickel-Mangan-Cobalt-Basis (NMC) für 1.000 bis 3.000 Ladezyklen ausgelegt sind, sollen die Aluminium-Ionen-Batterien aus Chinas Hauptstadt selbst 10.000 volle Ladungen überstanden haben, und dabei nur etwa ein Prozent ihrer Leistungsfähigkeit verloren haben. Zur Einordnung: 1.000 volle Ladezyklen entsprechen in der Theorie 1.000-mal der typischen Reichweite eines Elektroautos. Schafft ein Stromer beispielsweise 300 Kilometer mit vollem Akku, verliert die Batterie erst nach 300.000 Kilometern spürbar an Leistungsfähigkeit. Mit zukünftigen Alu-Akkus wären theoretisch also mehrere Millionen Kilometer drin, ohne dass der Akku an Kapazität verliert.
Ein Trick löst das bisherige Alu-Problem
Bisher wurde bei sogenannten Aluminium-Ionen-Akkus zwar festes Aluminium – statt Lithium – an der Anode verwendet. Der Elektrolyt bestand aber aus flüssigem Alumium-Chlorid. Das Problem: Diese Kombination lässt die Anode relativ schnell korrodieren und macht sie empfindlich gegenüber Feuchtigkeit. Dem Team aus Peking unter der Leitung von Professor Wei Wang ist es nun gelungen, den flüssigen Elektrolyten in einen festen zu verwandeln.
Dazu nutzten sie ein wenig reaktionsfreudiges Aluminiumfluoridsalz, das den flüssigen Aluminiumionenhaltigen Elektrolyten fest werden lässt. Um zusätzlich die Bildung von Aluminium-Kristallen an den Elektronen zu verhindern, beschichteten die Forscher die Oberflächen mit Fluorethylenkarbonat. Dieses harte, sogenannte Grenzflächenadditiv sorgt nun wohl auch dafür, dass die Batterie am Ende sehr haltbar sein könnte.
Keine Angst vor scharfen Stichen bei 200 Grad
In der Forschungsarbeit heißt es: "In Experimenten wurden die Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie die physikalische und thermische Stabilität der Batterie verbessert, sodass sie wiederholten Einstichen mit scharfen Gegenständen und Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius standhält."
Die Forscher erklären weiter: "Unsere Festkörper-Aluminium-Ionen-Batterie hatte zudem eine außergewöhnlich lange Lebensdauer: Sie überstand 10.000 Lade- und Entladezyklen und verlor dabei weniger als ein Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität."
Aluminium billiger als Lithium
Auch wenn die Aluminium-Ionen-Batterien noch längst keinen kommerziellen Serienstand haben, dürften schon jetzt die günstigeren Herstellungskosten im Fokus der Motivation stehen. Aluminium ist in großen Mengen verfügbar und deutlich günstiger als die schon erwähnten Rohstoffe bisheriger Batterien. Alu kann zudem einfacher recycelt werden, was am Ende die Nachhaltigkeit nochmals steigert. Damit steht die Alu-Batterie in direkter Konkurrenz zur Litihum-Eisen-Phosphat-Technologie. Die wird allerdings schon millionenfach eingesetzt – etwa von Hersteller BYD. Bleibt abzuwarten, bis das erste chinesische Elektroauto mit einem Alu-Akku ausgerüstet wird.
Wir haben BYD in China bereits besucht – siehe Fotogalerie. © auto motor und sport
