Lithium-Ionen-Batterien haben eine sehr hohe Energiedichte. Deshalb geraten sie bei Überhitzung schnell in Brand, wie es wohl in einer japanischen Boeing 787, Dreamliner genannt, geschehen ist (WiWo Green berichtete). Neben dem Feuerproblem könnte eine deutsche Forschergruppe jetzt auch das Problem der beschränkten Reichweiten von Elektroautos lösen – mit Batterien auf Lithium-Luft Basis.

Lithium-Luft-Batterien haben eine drei- bis fünffach höhere Energiedichte als Lithium-Ionen-Batterien, sind also noch feuergefährlicher, grundsätzlich jedenfalls. Doch ein Konsortium aus dem Glashersteller Schott, Volkswagen, Varta Microbatteries und dem Frankfurter Werkstoffspezialisten Rockwood Lithium sowie das Batterieforschungszentrum MEET (Münster Electrochemical Energy Technology) der Westfälischen Wilhelms-Universität sind sicher, dass sie das Problem in den Griff bekommen.

Sind die Wissenschaftler erfolgreich, könnte sich die Reichweite von Elektroautos um das drei- bis fünffache erhören. Also von derzeit rund 120 Kilometern auf mindestens 360 Kilometer. Damit würden die Autos für eine breitere Käuferschicht attraktiv.

In einem Lithium-Luft-Akku wandern bei der Entladung positiv geladene Lithium-Ionen von der Anode (positive Elektrode) zur Kathode (negative Elektrode). Zugleich strömen die zurückbleibenden freien Elektronen über den äuߟeren Stromkreis zur Kathode und verbinden sich dort mit Sauerstoff und den Lithium-Ionen. Beim Aufladen kehrt sich dieser Vorgang um. (Bild: Schott AG)

Glanz (Durch Glas geschützte Anode und Zelle), der Name des Forschungsprojekts, das mit 5,6 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, deutet schon auf die entscheidende Innovation hin. Eine Glaskeramik, die Ionen durchlässt, aber für Elektronen eine undurchdringbare Barriere bildet.

Die müssen gewissermaßen außen herum zu ihrem Ziel kommen. Dabei versorgen sie einen Verbraucher, den Motor eines Elektroautos etwa. Da Glas, anders als die in manchen Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Kunststoffmembranen, unbrennbar ist, ist die Feuergefahr gebannt.

Dass dieser Batterietyp eine so hohe Energiedichte hat liegt daran, dass Lithium in reiner Form als positive Elektrode eingesetzt wird. Das Material ist chemisch höchst aktiv, muss also davor geschützt werden, unerwünschte und gefährliche Verbindungen einzugehen. Dafür sorgt die Glaskeramik.

Im kommenden Jahr schon sollen die Forschungsarbeiten abgeschlossen sein. Bis zur kommerziellen Nutzung dürfte dann aber noch das eine oder andere Jahr vergehen.