Wasser könnte die Grundlage sein für künftige, preisgünstig aufladbare Batterien. Wie das funktionieren könnte, zeigen Schweizer Forscher mit der speziellen Salzlösung im Wasser.
Sie stecken in Smartphones, Laptops, Digitalkameras, Elektroautos, Flugzeugen und anderem mehr – die Lithium-Ionen-Batterien. Doch da gibt es ein grundsätzliches Problem: Die eingesetzten Materialien wie Lithium sind relativ selten in der Erdkruste vorzufinden, sind begrenzt und die Herstellung dieser Batterien ist aufwendig. Zudem können die Akkus dieses Typs überhitzen und explodieren – so geschehen in gewissen Smartphones.
Nicht zuletzt aus diesen Gründen wird nach Alternativen der Energiespeicherung gesucht. Ekson.ch hat bereits darüber berichtet, wie Forscher dran sind, eine Batterie aus Abfall-Graphit und Aluminiumchlorid zu entwickeln. Eine weitere Alternative ist die Salzwasser-Batterie, die als Technologie einer wirtschaftlichen Nutzung näherrückt.
Auf der Suche nach sicheren, preisgünstigen Akkus für die Zukunft stellte sich vor längerer Zeit schon die Frage: Warum nicht einfach Wasser als Elektrolyt nehmen? Wasser ist preisgünstig, überall verfügbar, brennt nicht und kann Ionen leiten. Doch Wasser hatte bisher einen entscheidenden Nachteil: Es ist nur bis zu einer Spannungsdifferenz von 1,23 V chemisch stabil. Will heissen: Eine Wasser-Zelle liefert dreimal weniger Spannung als eine handelsübliche Lithium-Ionen-Zelle mit 3,7 Volt, weshalb sie sich für Anwendungen im Elektroauto kaum eignen würde.
Nun haben Empa-Forscher (Bild oben) einen Weg entdeckt, wie das Problem gelöst werden könnte: Der salzhaltige Elektrolyt muss zwar flüssig sein, aber zugleich so hoch konzentriert, dass darin kein «überschüssiges» Wasser enthalten ist. Für ihre Versuche benutzten die Forscher das Spezialsalz Natrium-FSI (exakter Name: Natrium-bis(fluorosulfonyl)imid). Dieses Salz ist extrem gut wasserlöslich: sieben Gramm Natrium-FSI und ein Gramm Wasser ergeben eine klare Salzlösung (siehe Videoclip unten). In dieser Flüssigkeit sind sämtliche Wassermoleküle um die positiv geladenen Natrium-Kationen herum in einer Hydrathülle gruppiert, es sind kaum ungebundene Wassermoleküle mehr vorhanden.