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Zwei halbe Salzwasserbatterien funktionieren bereits

Empa-Forscher aus der Schweiz experimentieren mit einer speziellen Salzlösung als Elektrolyt, die ausreichend elektrochemisch stabil ist. Erste Erfolge zeigen, dass damit sichere und preiswerte Akkus möglich wären.

20.01.2018
Eduard Heilmayr
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Zwei halbe Salzwasserbatterien funktionieren bereits (Foto: Empa)

Wasser als Elektrolyt bietet sich an. Es ist praktisch überall verfügbar, kostet wenig, brennt nicht – und kann Ionen leiten. Doch Wasser hat einen entscheidenden Nachteil: Es ist nur bis zu einer Spannungsdifferenz von 1,23 V chemisch stabil. Eine Wasser-Zelle liefert also dreimal weniger Spannung als eine handelsübliche Lithium-Ionen-Zelle mit 3,7 V – weshalb sie sich für Anwendungen im Elektroauto kaum eignen würde. Eine kostengünstige Batterie auf Wasserbasis könnte aber für stationäre Stromspeicheranwendungen äußerst interessant werden.

Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) verwenden für diesen Zweck das Spezialsalz Natrium-FSI, das extrem gut wasserlöslich ist. In der Flüssigkeit sind sämtliche Wassermoleküle um die positiv geladenen Natrium-Kationen herum in einer Hydrathülle gruppiert, ungebundene Wassermoleküle sind kaum mehr vorhanden. Die Forscher haben dabei herausgefunden, dass diese Salzlösung eine elektrochemische Stabilität von bis zu 2,6 V aufweist – also knapp doppelt so viel wie andere wässrige Elektrolyten.

Die Entdeckung könnte der Schlüssel zu preisgünstigen und sicheren Batteriezellen sein. Auf den Preis wirkt sich unter anderem aus, dass sich die Natrium-FSI-Zellen ungefährlicher und damit einfacher bauen lassen als die bekannten Li-Ionen-Akkus. Eine Reihe von Lade- und Entladezyklen hat das System im Labor bereits erfolgreich überstanden. Vorerst jedoch haben die Forscher die Anoden und Kathoden ihrer Versuchsbatterie getrennt getestet – gegen eine Standardelektrode als Partner. In einem nächsten Schritt sollen nun die beiden Halbzellen zu einer einzigen Batterie vereinigt werden. Wenn das Experiment gelingt, rückt die preiswerte Salzwasserbatterie in greifbare Nähe.

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