Immer wieder beschäftigen wir uns damit, wie man versucht, Akku-Technologien voranzutreiben. Dabei geht es oftmals darum, wie schnell ein solcher Akku aufgeladen werden kann oder welche Kapazität er hat. An der Oregon State University hat man sich stattdessen damit befasst, sie deutlich preisgünstiger zu machen – ein Ansatz, der davon ausgeht, dass man das Lithium in den heute bekannten Akkus durch Kalium, gegebenenfalls auch durch Natrium ersetzen kann.
Seit über 80 Jahren, genauer gesagt seit 1932, war es im Grunde bereits bewiesen: Kalium-Ionen-Akkus sind nicht machbar, da Kalium nicht mit Graphit- oder anderen Kohlenstoff-Elektroden klar kommt. Deshalb setzt man auf das deutlich seltenere Lithium, welches in den handelsüblichen Energiespeichern zum Einsatz kommt.
Xiulei Ji, Assistant Professor für Chemie am College of Science der Oregon State University und sein Team haben sich mit Unterstützung des U.S. Department of Energy nun aber nochmal der Sache angenommen und konnten jetzt verkünden, dass diese Annahme über all die Jahre eine falsche war. Ihnen ist es nun gelungen zu beweisen, dass Kalium eben doch in geeigneten Kohlenstoff- und Graphit-Elektroden funktionieren.
Das hoch-reaktive Lithium ist sehr selten und dadurch teuer. Während wir normalerweise davon ausgehen dürfen, dass größere Produktionsmengen die Kosten senken, ist das bei Lithium dadurch nicht der Fall, zudem ist es nur schlecht recyclebar – die Suche nach Alternativen ist demzufolge unumgänglich. Kalium hingegen, so Xiulei Ji, kommt 880 mal häufiger vor auf unserem Planeten, was die Produktion solcher Akkus signifikant günstiger machen könnte.
Haken an der Geschichte: Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus kann nicht erreicht werden. Die Wissenschaftler glauben aber, dass man durch weitere Forschungen näher an diese Grenze herankommen kann und haben bereits ein entsprechendes Patent eingereicht.
Man kann mit Sicherheit sagen, dass die Energiedichte von Kalium-Ionen-Akkus niemals die von Lithium-Ionen-Akkus erreichen wird. Aber sie können einen sehr langen Lebenszyklus erreichen, eine hohe Leistungsdichte zu deutlich niedrigeren Kosten – und sie können von den Vorteilen bereits bestehender Herstellungsprozesse von Kohlenstoff-Anoden profitieren. Xiulei Ji, Assistant Professor für Chemie am College of Science der Oregon State University
Wie so oft, wenn wir über Akku-Technologien berichten, ist auch hier wieder “work in progress” – ein serientaugliches Produkt also noch nicht absehbar. Der niedrigeren Energiedichte stehen aber aber die niedrigeren Kosten gegenüber, außerdem müssten wir dann nicht mehr beklagen, dass ein Akku bereits nach einem Jahr deutlich abbaut, weil das bei Kalium nicht der Fall ist. An der Oregon State University wird jedenfalls weiter mit Kalium, aber auch mit Natrium und Magnesium experimentiert und so bleibt zu hoffen, dass uns in Zukunft spannende Alternativen zu den derzeitigen Lithium-Ionen-Akkus ins Haus stehen, die dann auch die Smartphone-Preise ein wenig drücken könnten.
Quelle: energyharvestingjournal.com via Android Authority
Bildquelle: „Kalium unter Tetrahydrofuran“ von Schmid & Rauch – Selbst fotografiert. Lizenziert unter Gemeinfrei über Wikimedia Commons.
