Die Suche nach Alternativen zu Kobalt

Seit Jahren wird intensiv an der Entwicklung von Batterien gearbeitet, die ohne den Einsatz von Kobalt auskommen. Dieses Element ist nicht nur selten, sondern wird auch häufig unter ethisch und ökologisch fragwürdigen Bedingungen abgebaut, einschließlich Umweltverschmutzung und Kinderarbeit. Ein Team von Forschern in Japan scheint nun einen vielversprechenden Ansatz gefunden zu haben, wie in einem Artikel der WELT berichtet wird.

Revolutionäre Lithium-Ionen-Batterien aus Japan

Wissenschaftler aus Japan haben eine innovative Lithium-Ionen-Batterie konzipiert, die gänzlich ohne Kobalt auskommt. Diese neuartige Energiequelle weist eine um 60 Prozent gesteigerte Energiedichte im Vergleich zu konventionellen Lithium-Ionen-Batterien auf. Darüber hinaus kann sie eine elektrische Spannung von 4,4 Volt liefern, was ebenfalls über dem Durchschnitt liegt. Laut einer Studie, die im Journal “Nature Sustainability” veröffentlicht wurde, bleibt die Batterie auch nach 300 Ladezyklen noch außerordentlich leistungsfähig und behält 85 Prozent ihrer maximalen Speicherkapazität bei, wie Welt der Physik erläutert.

Nachhaltige Materialien als Schlüssel zum Erfolg

Atsuo Yamada und sein Team an der Universität Tokio haben eine einzigartige Kombination von Elementen für die Elektroden verwendet, darunter Lithium, Nickel, Mangan, Silizium und Sauerstoff. Diese Materialien sind nicht nur häufiger verfügbar, sondern auch weniger problematisch in ihrer Herstellung und Verarbeitung als Kobalt, welches oft unter umweltschädlichen Bedingungen abgebaut wird.

Herausforderungen und Lösungsansätze

Die Entwicklung der kobaltfreien Lithium-Ionen-Batterie war kein einfacher Prozess. Das Forschungsteam musste zahlreiche Hindernisse überwinden, insbesondere unerwünschte chemische Reaktionen, die die Lebensdauer der Batterie erheblich verkürzen könnten.

Der Durchbruch: Ein spezieller Elektrolyt

Der Schlüssel zum Erfolg lag in der speziellen Zusammensetzung des Elektrolyten. Die Forscher verwendeten die Verbindungen LiFSI und FEMC als Elektrolyten, die eine Schutzschicht auf der negativen Elektrode (Anode) bilden. Diese Schicht verhindert den direkten Kontakt zwischen Elektrode und Elektrolyt, wodurch die Anode stabil bleibt und die Batterie mindestens 1000 Ladezyklen übersteht.

Zukunftspläne und Anwendungen

Das Forschungsteam ist optimistisch, dass ihre Entdeckung zu verbesserten Batterien für eine Vielzahl von Anwendungen führen wird. Darüber hinaus könnte das entwickelte elektrochemische Konzept auch in anderen industriellen Prozessen nützlich sein, beispielsweise in der Metallverhüttung oder der Elektrolyse zur Wasserstoffgewinnung. Ob es der Durchbruch sein wird, den die Technologie braucht bleibt zunächst abzuwarten.