{"id":90004,"date":"2023-03-25T02:51:00","date_gmt":"2023-03-25T01:51:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=90004"},"modified":"2023-04-03T10:48:22","modified_gmt":"2023-04-03T08:48:22","slug":"neue-erfindung-die-sauerstoff-ionen-batterie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/neue-erfindung-die-sauerstoff-ionen-batterie\/","title":{"rendered":"Neue Erfindung: Die Sauerstoff-Ionen-Batterie"},"content":{"rendered":"\n
An der TU Wien wurde eine neuartige Batterie erfunden: Die Sauerstoff-Ionen-Batterie soll extrem langlebig sein, ohne seltene Elemente auskommen und das Problem der Brandgefahr l\u00f6sen.<\/p>\n\n\n\n
Lithium-Ionen-Batterien sind heute allgegenw\u00e4rtig \u2013 vom Elektroauto bis zum Smartphone. Das hei\u00dft aber nicht, dass sie f\u00fcr alle Einsatzbereiche die beste L\u00f6sung sind. An der TU Wien gelang es nun, eine Sauerstoff-Ionen-Batterie zu entwickeln, die einige wichtige Vorteile aufweist. Sie erm\u00f6glicht zwar nicht ganz so hohe Energiedichten wie die Lithium-Ionen-Batterie, aber daf\u00fcr nimmt ihre Speicherkapazit\u00e4t im Lauf der Zeit nicht unwiderruflich ab: Sie l\u00e4sst sich regenerieren und erm\u00f6glicht damit eine extrem lange Lebensdauer.<\/p>\n\n\n\n
Au\u00dferdem kann man Sauerstoff-Ionen-Batterien herstellen, ohne daf\u00fcr seltene Elemente zu ben\u00f6tigen, und sie besteht aus unbrennbaren Materialien. Die neue Batterie-Idee wurde zusammen mit Kooperationspartnern aus Spanien bereits zum Patent angemeldet. F\u00fcr gro\u00dfe Energiespeicher, etwa zum Aufbewahren elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen, k\u00f6nnte die Sauerstoff-Ionen-Batterie eine ausgezeichnete L\u00f6sung sein. <\/p>\n\n\n\n
Keramische Materialien als neue L\u00f6sung<\/h5>\n\n\n\n
\u201eWir haben schon seit l\u00e4ngerer Zeit viel Erfahrung mit keramischen Materialien gesammelt, die man f\u00fcr Brennstoffzellen verwenden kann\u201c, sagt Alexander Schmid vom Institut f\u00fcr Chemische Technologien und Analytik der TU Wien. \u201eDas brachte uns auf die Idee, zu untersuchen, ob solche Materialien vielleicht auch daf\u00fcr geeignet w\u00e4ren, eine Batterie herzustellen.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Die keramischen Materialien, die das Team der TU Wien untersuchte, k\u00f6nnen doppelt negativ geladene Sauerstoff-Ionen aufnehmen und abgeben. Wenn man eine elektrische Spannung anlegt, wandern die Sauerstoff-Ionen von einem keramischen Material zum anderen, danach kann man sie wieder zur\u00fcckwandern lassen und so elektrischen Strom erzeugen.<\/p>\n\n\n\n
\u201eDas Grundprinzip ist eigentlich sehr \u00e4hnlich wie bei der Lithium-Ionen-Batterie\u201c, sagt Prof. J\u00fcrgen Fleig. \u201eAber unsere Materialien haben einige wichtige Vorteile.\u201c Keramik ist nicht brennbar \u2013 Brandunf\u00e4lle, wie sie bei Lithium-Ionen-Batterien immer wieder vorkommen, sind damit also praktisch ausgeschlossen. Au\u00dferdem kommt man ohne seltene Elemente aus, die teuer sind oder nur auf umweltsch\u00e4dliche Weise gewonnen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
\u201eIn diesem Punkt ist die Verwendung von keramischen Materialien ein gro\u00dfer Vorteil, weil sie sehr gut angepasst werden k\u00f6nnen\u201c, sagt Tobias Huber. \u201eMan kann relativ problemlos bestimmte Elemente, die nur schwer zu bekommen sind, durch andere ersetzen.\u201c Der Prototyp der Batterie verwendet noch Lanthan \u2013 ein zwar nicht seltenes aber doch nicht v\u00f6llig allt\u00e4gliches Element. Doch auch Lanthan soll noch durch etwas Billigeres ersetzt werden, Forschungen daran laufen bereits. Auf Kobalt oder Nickel, die in vielen Batterien verwendet werden, kann man v\u00f6llig verzichten.<\/p>\n\n\n\n
Sehr lange Lebensdauer m\u00f6glich<\/h5>\n\n\n\n
Der vielleicht wichtigste Vorteil der neuen Batterietechnik ist aber ihre potentielle Langlebigkeit: \u201eIn vielen Batterien hat man das Problem, dass sich die Ladungstr\u00e4ger irgendwann nicht mehr bewegen k\u00f6nnen\u201c, sagt Alexander Schmid. \u201eDann k\u00f6nnen sie nicht mehr zur Stromerzeugung genutzt werden, die Kapazit\u00e4t der Batterie sinkt. Nach vielen Ladungszyklen kann das zum ernsten Problem werden.\u201c Die Sauerstoff-Ionen-Batterie hingegen l\u00e4sst sich problemlos regenerieren: Wenn Sauerstoff durch Nebenreaktionen verloren geht, dann kann der Schwund einfach durch Sauerstoff aus der Umgebungsluft ausgeglichen werden.<\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr Smartphones oder Elektroautos ist das neue Batterie-Konzept nicht gedacht, denn die Sauerstoff-Ionen-Batterie erreicht nur rund ein Drittel der Energiedichte, die man von Lithium-Ionen-Batterien gewohnt ist und l\u00e4uft bei Tempersturen zwischen 200 und 400 \u00b0C. H\u00f6chst interessant aber ist die Technologie zum Speichern gro\u00dfer Energiemengen. <\/p>\n\n\n\n
\u201eWenn man etwa einen gro\u00dfen Energiespeicher ben\u00f6tigt, um Solar- oder Windenergie zwischenzuspeichern, w\u00e4re die Sauerstoff-Ionen-Batterie eine hervorragende L\u00f6sung\u201c, glaubt Alexander Schmid. \u201eWenn man ohnehin ein ganzes Geb\u00e4ude mit Energiespeicher-Modulen errichtet, spielt die geringere Energiedichte und erh\u00f6hte Betriebstemperatur keine entscheidende Rolle. Die St\u00e4rken unserer Batterie w\u00e4ren gerade dort aber besonders wichtig: Die lange Lebensdauer, die M\u00f6glichkeit, gro\u00dfe Mengen dieser Materialien ohne seltene Elemente herzustellen, und die Tatsache, dass es bei diesen Batterien keine Brandgefahr gibt.\u201c<\/p>\n\n\n\n