Empa und ETH entwickeln Akkus aus Abfall

An der Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) und ETH Zürich (Eidgenössische Technische Hochschule) haben Forscher ein ehrgeiziges Ziel: Sie wollen einen Akku aus den am häufigsten vorkommenden Elementen der Erdkruste herstellen – zum Beispiel Magnesium oder Aluminium. Diese Metalle bieten eine hohe Sicherheit – selbst dann, wenn die Anode aus reinem Metall besteht, was bei einer Lithium-Ionen-Batterie viel zu gefährlich wäre. Diese zusätzliche Sicherheitsmarge bietet wiederum die Chance, die Batterien auf eine sehr einfache, preiswerte Art zusammenzubauen und die Produktion schnell hochzuskalieren.

Das Problem dabei: Um eine solche Batterie zum Laufen zu bringen, muss die Elektrolytflüssigkeit aus speziellen Ionen bestehen, die bei Raumtemperatur nicht kristallisieren – also eine Art Schmelze bilden. In dieser «kühlen Schmelze» wandern die Metallionen, umrahmt von einer dicken Hülle aus Chloridionen, zwischen Kathode und Anode hin und her.

Alternativ dazu könnten grosse Anionen aus organischen Chemikalien benutzt werden. Das bringt aber ein anderes Problem mit sich: Wo sollen diese «dicken» Ionen hin, wenn die Batterie geladen wird? Zum Vergleich: Beim Lithium-Ionen-Akku besteht die Kathode aus einem Metalloxid, das die kleinen Lithium-Ionen während des Ladevorgangs aufnehmen kann. Das funktioniert bei solch grossen Ionen nicht. Ausserdem sind die Ionen, um die es hier geht, negativ geladen, genau anders herum wie die Lithium-Ionen.