Batterie der Zukunft – Kalium verdrängt Lithium

Aktuell wird die Batteriewelt noch von der Lithiumionen-Technik dominiert und das, obwohl diese große Nachteile, wie hohe Kosten und signifikante Umweltprobleme hat. Auch die Brennbarkeit der Elektrolyte machen Lithiumionen-Batterien oftmals nicht sicher. Kalium oder Natrium, die ebenfalls in der 1. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und Nachbarn des Lithiums sind, weisen ähnliche Eigenschaften auf und könnten eine echte Alternative sein. Beide Elemente sind im Überfluss vorhanden und Batterien auf dieser Materialbasis benötigen keine giftigen Materialien.

Klingt alles wunderbar, allerdings sind die Alternativen der Lithiumionen-Batterie von einer kommerziellen Serienfertigung noch weit entfernt. Brennbare Elektrolyte, zu geringe Energiedichten und eine unzureichende Haltbarkeit der Elektroden stehen einem Eroberungszug in der Welt der Batterien noch entgegen. Wissenschaftler der University of Wollongong (Australien) haben nun einen neuen Elektrolyten für Kalium- und Kaliumionen-Batterien entwickelt. Der neue Elektrolyt basiert auf einem Brandschutzmittel und ist somit auch nicht brennbar. Ein entsprechend nicht brennbarer Elektrolyt fehlte bisher für diesen Batterietyp.

Hauptbestandteil des Elektrolyten ist Triethylphosphat, das mit Kaliumsalzen verdünnt wird, so dass er sich auch bei niedrigen Salzkonzentrationen betreiben lässt, was gerade für großtechnische Anwendungen eine Voraussetzung ist. Allerdings warten die Kaliumionen-Batterien aktuell noch auf Serienreife. Wissenschaftler der Ohio State University in Columbus tüfteln währenddessen an einer neuen Generation, den Kalium-Luft-Batterien. Dieser Batterietyp soll eine bis zu zehnmal höhere Kapazität gegenüber herkömmlichen Lithiumionen-Batterien erreichen. Damit wäre das Problem der zu geringen Reichweite gelöst.

Auch die Kosten pro Kilowattstunde Speicherkapazität wären um mehr als die Hälfte geringer als bei einer Lithium-Batterie. Zur Serienreife fehlt aber auch hier noch ein gutes Stück. Vielleicht ist es aber auch nur eine Frage der Zeit, bis das Lithium durch seine Nachbarn im Periodensystem der Elemente ersetzt wird.

Autor: Dr. Volkhard Francke, Market Intelligence Senior Expert, SVP Deutschland AG
Quelle: www.uow.edu.au, www.ingenieur.de
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