Sauerstoff Ionen Batterie für die #Energiewende, Innovation von Forschern der #Technischen #Universität #Wien kommt ohne seltene Elemente aus

Wien, 22. März 2023

Extrem langlebig, bauartbedingt vor #Brand und #Explosion geschützt und ohne den Einsatz von seltenen und damit teuren Materialien herstellbar ist eine neuartige #Batterie von Forschern der Technischen Universität Wien (TU Wien). Die Sauerstoff-Ionen-Batterie basiert auf Keramiken, die doppelt negativ geladene Sauerstoff Ionen aufnehmen und abgeben können. Wird eine elektrische Spannung angelegt, wandern die Sauerstoff Ionen von einem keramischen Material zum anderen, danach kann man sie wieder zurückwandern lassen und so elektrischen Strom abzapfen.

Von Brennstoffzellen zur Batterie

»Wir haben schon seit längerer Zeit viel Erfahrung mit keramischen Materialien gesammelt, die man für Brennstoffzellen verwenden kann. Das brachte uns auf die Idee, zu untersuchen, ob solche Materialien vielleicht auch dafür geeignet sind, eine Batterie herzustellen«, sagt Alexander Schmid vom Institut für Chemische Technologien und Analytik der TU Wien.

»Das Grundprinzip ähnelt stark dem der Lithium Ionen Batterie«, ergänzt Jürgen Fleig, Professor für Technische Elektrochemie. »Aber unsere Materialien haben einige wichtige Vorteile.« Brandunfälle, wie sie bei Lithium Ionen Batterien immer wieder vorkämen, seien ausgeschlossen, weil #Keramik nicht brennt. Zudem komme man ohne seltene Elemente aus, die teuer sind oder nur auf umweltschädliche Weise gewonnen werden können.

Auch Lanthan soll ersetzt werden

»In diesem Punkt ist die Verwendung von keramischen Materialien ein großer Vorteil, weil sie sehr gut angepasst werden können. Man kann relativ problemlos Elemente, die nur schwer zu bekommen sind, durch andere ersetzen«, so Tobias Huber, der zum Team gehört. Der Prototyp der Batterie verwendet noch Lanthan – ein zwar nicht seltenes, aber auch nicht alltägliches Element. Deshalb will das Team es ersetzen. Kobalt oder Nickel, die in vielen Batterien verwendet werden, sind bei der Sauerstoff Ionen #Batterie überflüssig.

Der vielleicht wichtigste Vorteil der neuen Batterie ist ihre Langlebigkeit: »In vielen Batterien hat man das Problem, dass sich die Ladungsträger irgendwann nicht mehr bewegen können. Dann sinkt die Kapazität und letztlich wird der #Stromspeicher unbrauchbar«, meint Schmid. Die Sauerstoff Ionen Batterie lässt sich hingegen problemlos regenerieren: Wenn Sauerstoff durch Nebenreaktionen verloren geht, lässt sich der Schwund durch Sauerstoff aus der Umgebungsluft ausgleichen.

Für #Smartphones und #Elektroautos ist das neue Batterie-Konzept nicht gedacht, denn die Sauerstoff Ionen Batterie erreicht gegenüber Lithium Ionen Batterien nur rund ein Drittel der Energiedichte. Außerdem liegt die Betriebstemperatur bei 200 bis 400 Grad Celsius. Höchst interessant aber ist die Technologie für die Energiewende. »Wenn man etwa einen großen Energiespeicher benötigt, um Solarenergie oder Windenergie zwischenzuspeichern, wäre die Sauerstoff Ionen Batterie eine hervorragende Lösung«, glaubt Schmid.