Green Science Alliance entwickelt wässrige Aluminium-Ionen-Batterie

KAWANISHI, Japan – Green Science Alliance hat die Entwicklung einer stabilen, wiederaufladbaren Aluminium-Ionen-Batterie (AAIB) bekannt gegeben, die eine wässrige Elektrolyt und ein leitfähiges Kohlefaser-Gummi als Kathodenstromkollektor verwendet. Dieser Fortschritt zielt darauf ab, die Sicherheitsbedenken, die begrenzte Kapazität und die Knappheit von Rohstoffen zu adressieren, die mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) verbunden sind.

Obwohl LIBs aufgrund ihrer hohen Energiedichte zwei Jahrzehnte lang die Energiespeicherung dominiert haben, bergen sie aufgrund ihrer Entflammbarkeit Sicherheitsrisiken und sind auf teure, endliche Ressourcen wie Lithium und Kobalt angewiesen. Aluminium-Ionen-Batterien bieten eine vielversprechende Alternative, indem sie die Verfügbarkeit, die niedrigen Kosten und die inhärente Sicherheit von Aluminium nutzen. Frühere wässrige Aluminium-Ionen-Batteriedesigns hatten jedoch mit unzureichender Leistung und Stabilität zu kämpfen.

Die Schlüssel-Innovation von Green Science Alliance beinhaltet die Verwendung eines kostengünstigen, kommerziell erhältlichen leitfähigen Kohlefaser-Gummi als Kathodenstromkollektor. Dieses Material ersetzt die Notwendigkeit teurer, korrosionsbeständiger Metalle, die zuvor für aggressivere, feuchtigkeitsempfindlichere Elektrolyte erforderlich waren. Die neu entwickelte AAIB zeigte eine Anfangskapazität von 210 mAhg⁻¹ bei Raumtemperatur, die für mindestens 25 Zyklen stabil blieb.

Weitere Tests mittels zyklischer Voltammetrie bestätigten, dass die Lade-Entlade-Prozesse sicher unterhalb der theoretischen Wasserspaltungsspannung von 1,23 V abliefen. Die Verwendung des Kohlefaser-Gummi verbessert nicht nur die Stabilität, sondern reduziert auch die Herstellungskosten erheblich, indem auf spezielle Inertgas-Assemblierung und teure korrosionsbeständige Materialien verzichtet wird. Dies ebnet den Weg für sicherere und wirtschaftlichere Energiespeicherlösungen.