Auf der Suche nach neuen Batterien
Die Frage der Nachhaltigkeit von Lithium-Ionen-Batterien wird kontrovers diskutiert: Der hohe Bedarf an Rohstoffenverschlechtert ihre Umweltbilanz; auch die Abbaubedingungen, intransparente Lieferketten und die ungeklärte Frage des Recyclings sind Argumente, die gegen die Lithium-Ionen-Batterie vorgebracht werden. Der genaue Rohstoffverbrauch dieser Batteriesysteme variiert zwischen den unterschiedlichen Akkutypen. Neben Lithium, das mit rund 5 Prozent nur einen geringen Anteil am Gesamtgewicht der aufladbaren Batterien hat, werden Rohstoffe sind Kupfer, Aluminium, Nickel, Graphit und das ebenfalls kritisch diskutierte Kobalt in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Es wird daher versucht Technologien zu entwickeln, die möglichst keine problematischen Rohstoffe benötigen.
Auch wenn zunächst keine Lithium-Knappheit droht, scheint es also angebracht, nach Alternativen für kommerzielle Batteriesysteme zu suchen. Im Jahr 2006 wurden bereits Vanadium-Redox-Flow-Batterien als Alternative im stationären Bereich kommerzialisiert. Diese Batterien zeichnen sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit aus. Der Nachteil dieser Batteriesysteme liegt im relativ aufwendigen Aufbau, da Vorratstanks und Pumpsysteme benötigt werden. Zuletzt kamen auch Calcium- und Natrium-Ionen-Batterien auf den Markt.
Das Fraunhofer Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) forscht bereits seit 5 Jahren an Aluminium-Ionen-Batterien. Die Forschungsergebnisse bilden nun den Ausgangspunkt für das vom Bundeministerium für Bildung und Forschung geförderte Forschungskonsortium „Albatros“, in dem neben dem IISB auch das Dechema-Forschungsinstitut aus Frankfurt am Main, Iolitec GmbH aus Heilbronn und das Institut für anorganische Chemie der Technischen Universität Bergakademie Freiberg beteiligt sind. Auch wenn die Produktionsreife noch in ferner Zukunft liegt, sind die Ergebnisse aus vorangegangenen Studien des Fraunhofer IISB vielversprechend. Die Ladeeffizienz der Aluminium-Ionen-Batterien lag nach 10.000 Zyklen noch bei 90 Prozent und auch die Ladegeschwindigkeit bei Testversuchen ist mit nur 30 Sekunden in einem vielversprechenden Bereich. Als Elektrode kann zudem Graphit anstelle der seltenen Rohstoffe Kobalt, Mangan oder Nickel zum Einsatz kommen.
Quellen:
pv-magazine, Artikel v. Marian Willuhn (7.12.21): https://www.pv-magazine.de/2021/12/07/projekt-albatros-erforschung-von-lithium-freien-aluminium-ionen-batterien-gestartet/, zul. aufgerufen am 8.12.21 um 10.35 Uhr.
pv-magazine, Artikel v. Stephan Franz (29.11.2019):
https://www.pv-magazine.de/2019/11/29/faires-lithium-aus-chile-geht-das/, zul. aufgerufen am 8.12.21 um 10.30 Uhr.
Wikipedia, Artikel Vanadium-Redox-Akkumulator: https://de.wikipedia.org/wiki/Vanadium-Redox-Akkumulator, zul. aufgerufen am 8.12.2021 um 10.15 Uhr.