Lithium ist ein umstrittener Rohstoff: Einerseits überzeugen Lithium-Ionen-Akkus schlichtweg mit ihrer Effizienz. Andererseits sorgen Ressourcenknappheit, negative Umwelteffekte sowie schlechte Arbeitsbedingungen in den Minen für Zündstoff in den Medien. Wäre es da nicht praktisch, wenn Akkus stattdessen im Kern aus einer Alternative aus Kalzium und Sauerstoff bestehen würden?
Batterien der nächsten Generation
Weltweit rückt die Entwicklung neuer Akkuzellen verstärkt in den Fokus. Der Grund liegt nicht nur in der steigenden Verbreitung von Smartphones, Pedelecs, E-Autos und heimischen Energiespeichern, sondern auch in den problematischen Aspekten des Lithium-Abbaus. Kalzium, auf der Erde rund 2.500-mal häufiger als Lithium vorhanden, könnte hier eine revolutionäre Alternative darstellen.
Herausforderung: Raumtemperatur und effizientes Laden
Bisherige Kalzium-Batterien hatten eine Schwäche: Sie funktionierten erst bei Temperaturen über 75 Grad Celsius optimal, bei Raumtemperatur konnten sie nur begrenzt aufgeladen werden. Das schränkte ihre Alltagstauglichkeit gewaltig ein. Doch Forscher aus China haben nun einen bahnbrechenden Durchbruch erzielt: Sie entwickelten eine Kalzium-Luft-Batterie, die bei Raumtemperatur stabil arbeitet.
Anstelle von aufwendig zu spaltendem Calciumoxid, setzten die Forscher nun auf Calciumperoxid, das eine schwächere Bindung aufweist. Aus Nanoröhrchen und einem besonderen Elektrolyten wurde schließlich eine innovative Konstruktion erschaffen. Die so entstandene Batterie ließ sich beeindruckende 700-mal wieder aufladen.
Vielversprechende Zukunft der nachhaltigeren Kalzium-Batterien
Das Potential der Kalzium-Luft-Batterien scheint schon jetzt in der aktuellen Experimentierphase enorm. Für eine Marktreife müssten aber mindestens 1.500 Ladezyklen ohne Leistungseinbuße auf den Tisch. Die Forschung an Kalzium-Batterien wird zumindest vorangetrieben – auch in Deutschland am Karlsruher Institut für Technologie.
Kalzium-Batterien könnten den Weg für eine nachhaltigere Zukunft in der Batterietechnologie ebnen. Durch die Verwendung häufig vorkommender Materialien würde die Abhängigkeit von teurem Lithium reduziert werden. Außerdem könnten die potenziell negativen Umweltauswirkungen des Lithium-Abbaus vermieden werden.
Noch mehr Zukunftsmusik gefällig?
Als Alternative zum Lithium-Ionen-E-Bike-Akku stellten wir im Juni 2023 Festkörperbatterien vor – abgekupfert aus der Autobranche. Sicherer als herkömmliche Akkus sollen sie sein und außerdem signifikant schneller laden. Zusätzlich können sie beim Gewicht mit Leichtigkeit punkten. Frühestens im Jahr 2027 könnte es zur Markteinführung bei der E-Bike-Marke Stromer kommen.
Auch interessant ist Wasserstoff als mögliche Lösung für eine Abkehr von Lithium. Erste wasserstoffbetriebene E-Bikes sind bereits in Serie gegangen und fahren hauptsächlich als Sharing-Lösung in Chinas Großstädten. In Deutschland bleiben sie derzeit eher Exoten und dienen vorrangig als Flottenlösung für größere Firmen mit eigener Wasserstofftankstelle. Einige Modelle (beispielsweise der chinesischen Firma Youon) sind bereits für private Biker auf dem deutschen Markt erhältlich – inklusive Wasserstoff-Erzeugungsstation.
