Wissenschaftler an der Stanford University haben eine Batterie entwickelt, die bei industrieller Herstellung 80 Prozent weniger kostet als ein Lithium-Ionen-Modell gleicher Kapazität. [...]
Die Batterie basiert auf Natrium, dem sechsthäufigsten Element in der Erdkruste. Chemieingenieur Zhenan Bao und die beiden Materialwissenschaftler Yi Cui und William Chueh nutzen Tafelsalz, auch als Natriumchlorid bekannt.
Kosten auf ein Prozent reduziert
„Nichts übertrifft die Leistung von Lithium“, gibt Bao zu. „Aber Lithium ist so selten und teuer, dass wir uns gezwungen sahen, eine Hochleistungsbatterie zu niedrigen Kosten auf der Grundlage von Elementen zu entwickeln, die reichlich vorhanden sind.“ Die Materialkosten machen, so der Forscher, ein Drittel des Preises von Batterien aus. Die Gewinnung von Lithium kostet 15.000 Dollar pro Tonne. Natrium sei schon für ein Hundertstel dieser Kosten zu haben.
„Nichts übertrifft die Leistung von Lithium“, gibt Bao zu. „Aber Lithium ist so selten und teuer, dass wir uns gezwungen sahen, eine Hochleistungsbatterie zu niedrigen Kosten auf der Grundlage von Elementen zu entwickeln, die reichlich vorhanden sind.“ Die Materialkosten machen, so der Forscher, ein Drittel des Preises von Batterien aus. Die Gewinnung von Lithium kostet 15.000 Dollar pro Tonne. Natrium sei schon für ein Hundertstel dieser Kosten zu haben.
Die Kathode der Stanford-Batterie besteht aus einer Verbindung von Natrium und Myo-Inositol. Das ist ein natürlich vorkommender Stoff, der in der Nahrung und im Stoffwechsel vorkommt. Er lässt sich kostengünstig herstellen. Die Anode ist eine Phosphorverbindung. Beim Entladen der Batterie fließen Elektronen zur Anode, wobei sie einen Umweg über einen Verbraucher machen, etwa eine Glühlampe. Beim Laden nehmen sie den umgekehrten Weg. Die Güte einer Batterie hängt davon ab, wie schnell dieser Austausch stattfindet.
Am Teilchenbeschleuniger optimiert
Nachdem die Forscher die Kathode optimiert haben – unter anderem durch Untersuchungen am SLAC National Accelerator Laboratory in Stanford, das mehrere Teilchenbeschleuniger betreibt, gehen sie jetzt daran, die Anode zu verbessern. „Wir haben schon eine gute Batterie“, sagt Cui. „Aber wir sind sicher, dass wir sie durch Optimierung der Anode noch verbessern können.“
Nachdem die Forscher die Kathode optimiert haben – unter anderem durch Untersuchungen am SLAC National Accelerator Laboratory in Stanford, das mehrere Teilchenbeschleuniger betreibt, gehen sie jetzt daran, die Anode zu verbessern. „Wir haben schon eine gute Batterie“, sagt Cui. „Aber wir sind sicher, dass wir sie durch Optimierung der Anode noch verbessern können.“
Der Nachteil von Natrium-Ionen-Batterien: Sie sind größer als Lithium-Ionen-Batterien mit gleicher Kapazität. Aus dem Grund sind sie für mobile Anwendungen ungeeignet. Für stationäre Einsätze sind sie dagegen ideal, weil sie Strom zu sehr geringen Kosten speichern. Der Platzbedarf ist in diesem Fall zweitrangig. Die Stanford-Forscher rechnen damit, dass in den nächsten Jahren gigantische Batterieparks aufgebaut werden müssen, um Solar- und Windstrom über dunkle beziehungsweise windstille Stunden hinwegzuretten.
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