Batterieforschung 14.10.2019, 12:03 Uhr

Elektroautos: Weiter mit dem Calcium-Akku

Der Weg für einen leistungsfähigeren Stromspeicher ist frei. Forscher in Ulm entwickelten einen Elektrolyten, der das Laden bei Umgebungstemperatur ermöglicht. Bisherige Prototypen benötigten nicht praktikable 75 Grad.

Zhirong Zhao-Karger (links) und Zhenyou Li (rechts) aus dem Exzellenzcluster POLiS (Post Lithium Storage Cluster of Excellence)

Zhirong Zhao-Karger (links) und Zhenyou Li (rechts) aus dem Exzellenzcluster POLiS (Post Lithium Storage Cluster of Excellence) gelang es, vielversprechende Elektrolyte für Calciumbatterien herzustellen.

Foto: Markus Breig/KIT

Die Batterieforscher des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) sind immer für eine Überraschung gut. Nachdem sie vor 3 Jahren Elektroden für Natriumbatterien aus Apfelresten entwickelt hatten, gelang ihnen jetzt der Durchbruch bei Calcium-Akkus (eingedeutscht Kalzium-Akku). Diese sind deutlich leistungsfähiger als die heute gebräuchlichen Lithium-Ionen-Batterien, ermöglichen also, wenn sie in Elektroautos eingesetzt werden, eine größere Reichweite. Auch Smartphone, Laptop und Tablet bleiben damit länger fit.

Die Unart der Calcium-Batterie

Seit Jahren versuchen internationale Forscher, der Calcium-Batterie eine Unart abzugewöhnen. Sie nimmt nur Strom auf, wenn die Temperatur wenigstens 75 Grad Celsius beträgt. Das ist für den Alltagsgebrauch nicht praktikabel. Gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das zu den HIU-Gründungsmitgliedern gehört, fand ein Team um Professor Maximilian Fichtner vom KIT, Direktor der Forschungsplattform Celest (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe), heraus, dass die Wärmesucht der Batterie am Elektrolyten lag. Fortan konzentrierten sich die Forscher darauf, einen Elektrolyten zu entwickeln, dem diese Unart fehlt. Der Elektrolyt trennt die beiden Elektroden der Batterie. Er lässt nur bestimmte Ionen passieren.

Calciumsalze brachten die Lösung

„Erst seit wenigen Jahren existieren überhaupt experimentelle Elektrolyte und damit Prototypen der Calcium-Batterie“, so Zhenyou Li, Erstautor der Studie, und Zhirong Zhao-Karger, Projektleiterin, die beide im Exzellenzcluster POLiS (Post Lithium Storage Cluster of Excellence) am KIT arbeiten. Dort wird die Calcium-Batterie im Rahmen von CELEST weiterentwickelt. In der Praxis einsetzbar waren diese Prototypen nicht. Jetzt haben die Forscher einen Elektrolyten vorgestellt, der allen Anforderungen gerecht wird. Er basiert auf organischen Calciumsalzen und trägt den zungenbrecherischen Namen Calciumtetrakis[hexafluoroisopropyloxy]borat.

Weltweit sind die Rohstoffe in großen Mengen vorhanden

Batterien auf der Grundlage von Calcium haben eine Reihe von Vorteilen. Da dieses Element im Gegensatz zu Lithium zwei Elektronen pro Atom ab- und aufnehmen kann, speichert dieser Batterietyp pro Volumeneinheit weitaus mehr Strom. Außerdem benötigt er keine raren Rohstoffe wie Lithium und Kobalt, das zudem noch giftig ist und in Afrika oft von Kindern bergmännisch gewonnen wird. „Calcium ist das fünfthäufigste Element in der Erdkruste“, so Fichtner. „Es ist gleichmäßig auf der Erde verfügbar und bietet den Vorteil sicher, ungiftig und kostengünstig zu sein.“ Calcium ist Bestandteil von Kalkstein, Marmor, Kreide, Gips und diversen anderen Mineralien.

Es gibt noch andere Lithium-Konkurrenten

Die Calcium-Batterie ist nur eine von mehreren Alternativen für die Lithium-Ionen-Batterie. Feststoffakkus, wie sie am Forschungszentrum Jülich entwickelt werden und erfolgreich getestet worden sind, gehören ebenso zu den Herausforderern wie Natrium-, Schwefel-, Magnesium- und Aluminium-Batterien. Doch alle sind noch im Forschungsstadium.

Weitere Themen:

Mehr Reichweite für E-Autos dank moderner Chips?

E-Mobilität: Biomethan schlägt Elektroauto mit Akku

Lassen sich Batterien nicht schneller laden?

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Stellenangebote im Bereich Fahrzeugtechnik

Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen Ingenieur für Systemtest und Fahrversuch (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen ADAS Engineer Sensorics (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Jungheinrich AG-Firmenlogo
Jungheinrich AG Systemingenieur (m/w/d) Fahrzeugelektrifizierung Region DACH
Bundespolizeiakademie-Firmenlogo
Bundespolizeiakademie Ingenieure (m/w/d) bzw. Hochschulabsolventen zur Verwendung als Polizeirätin/Polizeirat (m/w/d) deutschlandweit
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen System and Requirements Engineer (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen System Engineer Bremssysteme für automatisiertes Fahren (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Dynamic Engineering GmbH-Firmenlogo
Dynamic Engineering GmbH Ingenieur / Techniker Versuch (m/w/d) – Automotive / Rail / Luft- und Raumfahrt München
XCMG European Research Center GmbH-Firmenlogo
XCMG European Research Center GmbH Ingenieur als Experte (m/w/d) für Integration neuer Technologien an Baggern Krefeld
A. KAYSER AUTOMOTIVE SYSTEMS GmbH-Firmenlogo
A. KAYSER AUTOMOTIVE SYSTEMS GmbH Produktentwickler (m/w/d) Ventile Einbeck
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Stadtwerke München GmbH Expert*in Brandschutz (m/w/d) München

Alle Fahrzeugtechnik Jobs

Top 5 Elektromob…

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.