Schanghai – Lithium-Ionen-Akkus sind heute die am weitesten verbreiteten Energiespender für Kameras, Handys und Laptops. Aber auch in Flugzeugen, Elektroautos und sogar als Backup-Speicher für Haushalte kommen sie zum Einsatz. Diese Batterien haben eine Reihe großer Vorteile, die aber auch mit gewissen Schattenseiten einhergehen: So verlieren sie mit der Zeit an Kapazität und können auch in Flammen aufgehen, wenn sie überhitzen.
Außerdem kommen sie mit tiefen Temperaturen nur sehr schlecht zurande: Ab 20 Grad Celsius unter Null erstarrt das Elektrolyt und der Energiefluss versiegt allmählich: Bei minus 40 Grad Celsius besitzen herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus nur mehr eine Kapazität von 12 Prozent. Nun aber hat ein Team um Yongyao Xia von der Universität Schanghai einen neuartigen Akkutyp entwickelt, dem große Kälte nichts anhaben kann.
Vielversprechender Test in der Kältekammer
Die Forscher verwendeten als Elektrolyt Ethylacetat, eine organische Verbindung, die normalerweise als Lösungsmittel eingesetzt wird. In Kombination mit organischen Elektroden schufen die Wissenschafter daraus eine Batterie, die selbst bei sehr tiefen Temperaturen immer noch ausreichend leistungsfähig bleibt. Im Experiment in der Kältekammer behielten die ersten Prototypen bei 40 Grad unter Null eine relative Kapazität von beinahe 100 Prozent, bei minus 70 Grad Celsius lag der Wert immer noch bei 70 Prozent. "Das ist im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus ein hervorragendes Ergebnis", meint Xia.
Die neuartigen Lithium-Akkus haben aber noch weitere Vorteile, wie im Fachjournal "Joule" berichtet wird: Ihre organischen Komponenten sind umweltverträglicher, kostengünstiger und leichter verfügbar, so die Wissenschafter. Demnach würden die kälteresistenten Akkus in der Herstellung nur ein Drittel der konventionellen Lithium-Akkus kosten. Einzig an der Energiedichte müssen die Forscher noch arbeiten, denn diese liegt etwa beim Niveau von Bleibatterien. Für den Einsatz in modernen Hochleistungs-Start-Stopp-Prozessen seien sie aber gut geeignet, wo sie dabei helfen könnten, jene Wartephase zu überbrücken, in der die normalen Batterien genügend aufgeheizt werden. (red, 3.3.2018)