Die Nachhaltigkeit von Lithium-Ionen-Akkus ist umstritten: Ein hoher Rohstoffbedarf verschlechtert ihre Ökobilanz; Auch die Abbaubedingungen, undurchsichtige Lieferketten und die ungelöste Recyclingfrage sind Argumente, die gegen Lithium-Ionen-Akkus ins Feld geführt werden. Der genaue Rohstoffverbrauch dieser Batteriesysteme variiert je nach Batterietyp. Zu den in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Rohstoffen zählen neben Lithium, das mit etwa 5 Prozent nur einen kleinen Anteil am Gesamtgewicht der Akkus ausmacht, auch Kupfer, Aluminium, Nickel, Graphit und Kobalt, die ebenfalls kritisch diskutiert werden. Daher ist man bestrebt, Technologien zu entwickeln, die mit möglichst wenigen problematischen Rohstoffen auskommen.
Daher erscheint es sinnvoll, auch wenn derzeit kein Lithiummangel droht, nach Alternativen für kommerzielle Batteriesysteme zu suchen. Im Jahr 2006 wurden Vanadium-Redox-Flow-Batterien bereits als Alternative im stationären Bereich kommerzialisiert. Diese Batterien zeichnen sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit aus. Der Nachteil dieser Batteriesysteme besteht in der relativ komplexen Konstruktion, da Speichertanks und Pumpsysteme benötigt werden. In jüngerer Zeit sind auch Kalzium- und Natrium-Ionen-Batterien auf dem Markt erschienen.
Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) forscht seit fünf Jahren an Aluminium-Ionen-Batterien. Die Forschungsergebnisse sind nun Ausgangspunkt für den vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsverbund „Albatros“, in dem neben dem IISB das Dechema-Institut aus Frankfurt am Main, die Iolitec GmbH aus Heilbronn und das Institut für Anorganische Chemie der Technischen Universität Bergakademie Freiberg kooperieren. Auch wenn die Serienreife noch in weiter Ferne liegt, sind die Ergebnisse bisheriger Untersuchungen des Fraunhofer IISB vielversprechend. Die Ladeeffizienz der Aluminium-Ionen-Akkus lag nach 10.000 Zyklen immer noch bei 90 Prozent und auch die Ladegeschwindigkeit lag in den Testversuchen mit nur 30 Sekunden im vielversprechenden Bereich. Anstelle der seltenen Rohstoffe Kobalt, Mangan oder Nickel kann auch Graphit als Elektrode verwendet werden.
Quelle:
pv-magazine, article by Marian Willuhn (12/7/21): https://www.pv-magazine.de/2021/12/07/projekt-albatros-erforschung-von-lithium-freien-aluminium-ionen-batterien-gestartet/
accessed 12/8/21 at 10.35 am.
pv-magazine, article by Stephan Franz (11/29/2019):
https://www.pv-magazine.de/2019/11/29/faires-lithium-aus-chile-geht-das/
accessed 12/8/21 10:30 AM.
Wikipedia, article “Vanadium redox accumulator”: https://de.wikipedia.org/wiki/Vanadium-Redox-Akkumulator
accessed 8/12/2021 at 10:15 AM.
