Durchbruch bei Zink-Ionen-Batterien erzielt

Der Weg für die ohne giftige Werkstoffe auskommende Zink-Ionen-Batterie ist frei. Denn Forscher der Universität Tianjing haben das Problem der Bildung von Dendriten beim Laden gelöst. Das sind nadelspitze Auswüchse, die sich durch den Elektrolyten bohren und Kurzschlüsse verursachen. Die Folge sind Brände oder gar Explosionen.

Die Wissenschaftler verwenden einen wasserhaltigen organischen Elektrolyten, der ein hydratisiertes Zink-Salz und ein Ethylenglykol-Lösungsmittel enthält. Er sorgt dafür, dass die Zink-Anode passiviert wird, sodass sie keine Dendriten mehr wachsen lässt. Die Speichereigenschaften der Batterie werden dadurch nicht beeinträchtigt, wie es heisst. Der neue Elektrolyt ist zudem nicht brennbar, was die Sicherheit weiter erhöht.

Nach 4000 Lade- und Entladezyklen hatte die Speicherkapazität der Batterie noch kaum gelitten. Sie ist über einen weiteren Temperaturbereich einsetzbar, von minus 30 bis plus 40 Grad Celsius.

Die chinesischen Forscher hatten zunächst festgestellt, dass der Kontakt der Zink-Anode mit dem Wasser des Elektrolyten die Dendritenbildung ermöglicht. Versuche, wasserlose Elektrolyte einzusetzen, waren zwar erfolgreich, doch die Produktionskosten erhöhten sich deutlich. Zudem waren diese Elektrolyte schlechte Ionenleiter, was die Kapazität beeinträchtigt und die Ladezeit verlängert.

Florencio Santos von der Universidad Politécnica de Cartagena, der nicht an der chinesischen Entwicklung beteiligt war, aber ebenfalls an Zink-Ionen-Batterien forscht, lobt seine Kollegen. Durch die Verwendung des neuartigen Elektrolyten seien gleich mehrere Probleme gelöst worden.

Wenn es gelänge, die Leistung noch zu verbessern, werde es möglich sein, «zuverlässige und erschwingliche Batterien herzustellen und einzusetzen, um den Übergang in eine umweltverträgliche Zukunft zu unterstützen». Details wurden in «Nature Sustainability» publiziert.