Revolution bei Batterien-Technologie

Von Batterien will der Anwender elektrischer Geräte eigentlich nichts wissen, außer dass sie möglichst lange und unauffällig ihren Dienst tun sollen. Lässt sich im Winter das Auto nicht starten oder bricht ein Gespräch mit dem Mobiltelefon vorzeitig ab, dann wird dem Anwender aber schmerzlich bewusst, dass er sich auf eine längere elektrische Durststrecke einstellen muss: Die Batterien sind leer, das Aufladen braucht Zeit.

Dabei hat sich dank Lithium-Ionen-Akkus die Laufzeit von Mobilgeräten schon stark gesteigert. Früher kamen die alten Nickelbatterien auf nur halb so lange Betriebszeiten, wenn überhaupt. Aber Lithium ist ein rares Gut und deshalb teuer. Was für kleine Mobilgeräte noch bezahlbar erscheint, ist für PKWs mit Großraumbatterien derzeit noch unerschwinglich beziehungsweise beim Kunden nicht absetzbar.

So sucht die Industrie nach Alternativen. Seit einiger Zeit konzentrieren sich insbesondere die Autobauer auf die Weiterentwicklung von Metall-Luft-Batterien, wobei das Metall wahlweise Zink (billig) oder Lithium (teurer) sein kann. Das Verfahren ist bei beiden Metallen identisch: Der Akku besteht aus zwei Elektroden, eine aus Metall, die andere aus einem porösen Material, das Luft aus der Umwelt “ansaugt”. Getrennt sind die beiden Elektroden durch eine elektrisch leitfähige Schicht, den Elektrolyt, der fest oder flüssig sein kann.

Wird die Batterie entladen, dann fließen negativ geladene Elektronen durch das Kabel und positiv geladene Metallionen von der Metallelektrode durch den Elektrolyt zur zweiten Elektrode, der positiven Luft-Elektrode. Dort reagieren die Metallionen mit dem Sauerstoff, der der Umgebung entnommen wurde. Das Produkt dieser Reaktion, etwa Lithiumperoxid, wird in der Batterie gespeichert. Das Verfahren hat den Vorteil, dass das chemisch aktive Material – der Sauerstoff – nicht innerhalb der Batterie gelagert werden muss, sondern praktisch unbegrenzt von der Umgebung zur Verfügung gestellt wird. Das spart Platz im Akku und steigert so die Energiedichte.

Der Nachteil dieser Technik: Die Batterien lassen sich nicht aufladen. Wir kennen das von den kleinen Knopfbatterien in Uhren oder Hörgeräten: Alle paar Monate bleibt die Uhr stehen – der Batteriewechsel beim Uhrmacher ist fällig. Solche Zink-Luft-Batterien sind schon seit den 30er Jahren des vergangenen Jahrhunderts bekannt und werden Primärzellen genannt.