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Die Silizium-Batterie selbst ist so klein wie eine Knopfzelle und befindet sich im Hohlzylinder in der Mitte des Plexiglasgehäuses. Die dünnen Kanäle durch das Gehäuse führen die Elektrolyt-Flüssigkeit zu und ab. Bild: Forschungszentrum Jülich
Energiespeicher

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46 Tage Leistung mit Luft und Silizium

Silizium-Luft-Batterien können als Energiespeicher Lithium-Ionen-Akkus potentiell Konkurrenz machen. Bisher scheiterte dies an der relativ kurzen Laufzeit - diese Hürde haben Jülicher Forscher nun durchbrochen.

Silizium-Luft-Batterien haben in der Theorie eine höhere Energiedichte und sind kompakter als heutige Lithium-Ionen-Akkus. , außerdem sind sie robuster gegenüber äußeren Einflüssen und umweltfreundlich. Der Trumpf ist allerdings das Material: Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erde, somit günstig und nahezu unbegrenzt verfügbar.

Bisher konnten sich Wissenschaftler jedoch keinen Reim darauf machen, warum bei Silizium-Luft-Batterien bereits nach kurzer Zeit der Stromfluss stoppt. Die Forscher hatten zunächst eine Schutzschicht auf der Silizium-Anode, den falschen Elektrolyten oder die Luft-Elektrode im Verdacht, allerdings ließ sich das Problem nicht durch verbesserte Komponenten beheben.

Der Verbrauch des Elektrolyten war eine neue Ursache, die Wissenschaftler des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung ins Auge fassten. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts Aisibat entwickelten sie ein Pumpensystem, mit dem die Elektrolytflüssigkeit (in Wasser gelöstes Kaliumhydroxid) regelmäßig nachgefüllt wurde. Dabei kam heraus: Solange die Silizium-Anode Kontakt mit der Elektrolytflüssigkeit hat, fließt der Strom. Mit diesem Prinzip erreichten die Forscher eine Laufzeit von über 1100 Stunden - das sind knapp 46 Tage. Nach dieser Zeitspanne war das Silizium aufgebraucht, die Anode konnte aber ausgewechselt werden.

Nun suchen die Wissenschaftler nach einem Weg, die Batterie am Laufen zu halten, ohne den Elektrolyt nachfüllen zu müssen. Ein Schritt ist es, die Selbstentladung der Batterie zu unterdrücken, damit sie keine Elektrolytflüssigkeit im Ruhezzustand verbraucht - hier könnten Zusätze in der Flüssigkeit Abhilfe leisten.

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