Tokio (JAPANMARKT/nd) – Nichts scheint derzeit gefragter als neue Batterie-Technologien. Auch der japanische Staat und viele Unternehmen pumpen jede Menge Fördergelder in diese Richtung. Denn ohne leistungskräftige Akkus werden sich elektrische und Plug-in-Hybrid-Autos nicht weiter verbreiten. Auch der schnelle Umstieg auf erneuerbare Energien wird ohne bessere Akkus wohl scheitern. Vor allem müssen diese Batterie einfach, preiswert und sicher sein. Jetzt haben Forscher der Universität Tokio gleich zwei neue vielversprechende Batterietypen entwickelt.

Pendelnder Sauerstoff

Professor Noritaka Mizuno vom Fachbereich für angewandte Chemie und seine Forschergruppe haben eine wiederaufladbare „Sauerstoff-Pendel-Batterie“ entwickelt. Dabei „pendelt“ Sauerstoff zwischen Anode und Kathode hin und her. Die Batterie hat den großen Vorteil, dass sie ohne Lithium und andere teure Elektrodenmaterialien wie Kobalt auskommt. Allerdings ist ihre Energiedichte nicht besonders hoch.

Jetzt hat dieselbe Forschergruppe dieses Konzept zur „Dual-Ionen-Batterie“ weiter entwickelt. Dabei werden Kalzium-Eisenoxid als Kathode, Natrium-Ionen als Elektrolyt und metallisches Natrium als Anode benutzt. Diese neuartige Batterie funktioniert praktisch mit zwei beweglichen Ionen, so dass Lithium oder Natrium als Anode für dieselbe Kathode benutzt werden können.

Preiswerte Akkus

Daraus ergibt sich der Vorteil, dass man kein jeweils passendes Kathodenmaterial suchen muss, wie dies bei gewöhnlichen Lithium- und Natrium-Batterien der Fall ist. Außerdem kann man Kathodenmaterialien benutzen, die keine seltenen und oft teuren Elemente wie Kobalt enthalten. Sowohl Kalzium-Eisenoxid als auch Natrium sind preiswerte und ungiftige Materialien.

Bei der Entladung werden Sauerstoffatome aus der CaFeO3-Kathode topotaktisch extrahiert und in CaFeO2,5 umgewandelt. Das extrahierte Sauerstoffatom reagiert mit den Natriumionen zu Natriumoxid Na2O. Diese Kathode hat eine theoretische Kapazität von 187 mA. Das neue Konzept ist nach Angaben der Forscher für den breiten Einsatz geeignet und könnte den Preis der aufladbaren Batterien drücken.

Grafik: Universität Tokio