By-By Lithium – Hello Calcium, die ultimative Superbatterie? ©SOLAR-professionell / Manfred Gorgus

Die ultimative Superbatterie zur Speicherung volatiler Energien soll leicht und sicher sein, eine hohe Energiedichte aufweisen, sodass sie sowohl für stationäre, als auch für mobile Anwendungen eingesetzt werden kann. Sie sollte mit Rohstoffen produziert werden, die auf der Erde ausreichend zur Verfügung stehen, die Rohstoffgewinnung und Herstellung sollte so umweltschonend als möglich sein, sie sollte eine lange Einsatzzeit haben und nach ihrem Leben zu fast 100 Prozent recycelt werden, wie Bleiakkus. Das Kit meldet jetzt einen wichtigen Durchbruch auf dem Weg zur Superbatterie.

Akkutechnik der Zukunft

Dieses Wunder der Batterietechnologie wollen nun Forscher des KIT tatsächlich in Form der Calcium-Batterie gefunden haben. Batterien auf Calcium Basis versprechen eine günstige Herstellung und ein hohe Energiedichte. Das Problem war, dass Calcium Akkus mit bislang verfügbaren Elektrolyten erst bei Temperaturen jenseits der 75° C Grenze geladen werden konnten. Eine Ladung bei normalen Umgebungstemperaturen war nicht möglich und somit war diese Variante keine Lösung für den Alltagseinsatz.

Das geeignete Elektrolyt

Forschern des KIT ist es nun gelungen eine Klasse neuer Elektrolyte auf Basis spezieller organischer Calciumsalze herzustellen, die auch Ladevorgänge bei Zimmertemperatur ermöglichen. Am Beispiel des neuen Elektrolyts, das auf den unaussprechlichen Namen „Calciumtetrakishexafluoroisopropyloxyborat„ hört, konnten die Forscher nun nachweisen, dass Calciumbatterien mit hoher Energiedichte, Speicherkapazität und Schnellladefähigkeit möglich sind. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science vorgestellt.

Gleichmäßig auf der Erde verteilt & reichlich vorhanden!

Das Element Calcium kann im Gegensatz zu Lithium zwei Elektronen pro Atom ab- und aufnehmen und liefert dabei eine ähnliche Spannung wie Lithium. Calcium ist außerdem reichlich auf unserem Planeten vorhanden, es ist das fünfthäufigste Element in der Erdkruste. Es ist gleichmäßig auf der Erde verfügbar, ist sicher, ungiftig und kostengünstig.

Nachhaltige Energiespeicher

Mit dem neuen Elektrolyt ist nun die Grundlage schaffen, um die Calcium-Akkutechnologie in die Anwendung zu führen. In Elektroautos, mobilen Elektronikgeräten und stationären Netzspeichern würde sie sicher und umweltschonend arbeiten und könnte die Lithium-Ionen-Technik ersetzen. Allerdings wird das wohl noch eine Weile dauern: „Die neuen Elektrolyte sind ein erster wichtiger Schritt“, betont Professor Maximilian Fichtner vom KIT, Direktor der Forschungsplattform CELEST, Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe: „Bis zur marktreifen Calciumbatterie haben wir noch einen weiten Weg vor uns.“

Manfred Gorgus, nach Informationen des KIT

Zum Originalartikel in englischer Sprache, The Royal Society of Chemistry 2019: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EE/C9EE01699F#!divAbstract