Erstarkende Bestrebungen zum Aufhalten des Klimawandels und dem Schutz der Umwelt münden in immer neuen Entwicklungen im Sektor der erneuerbaren Energien. Doch auch die Verkehrswende erhält durch diese Innovationen regelmäßig neue Anstöße. So könnte etwa eine neu entwickelte Batterie aus Japan die Umweltbilanz von Elektroautos wesentlich verbessern. Sie verzichtet in Gänze auf Lithium und setzt stattdessen auf das besser verfügbare Magnesium.
Elektroautos: Magnesium könnte Lithium ablösen
Im Laufe der vergangenen Jahre haben bereits zahlreiche Gruppen aus Industrie und Forschung neue Batterien und Elektromotoren präsentiert. Sie verwenden immer weniger seltene Ressourcen wie Kobalt und Lithium. An ihrer Stelle machen sie sich Stoffe zunutze, die nicht nur eine höhere Verfügbarkeit aufweisen, sondern noch dazu eine wesentlich bessere Klimabilanz.
Das Problem: Im Gegensatz zu herkömmlichen Akkus, wie sie etwa in Elektroautos Anwendung finden, gelten Magnesiumbatterien als äußerst ineffizient. Zwar arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fortlaufend daran, die Effizienz zu erhöhen. Bisher gelang es ihnen aber kaum, an die Fähigkeiten der Lithium-Ionen-Variante heranzukommen. Das könnte sich nun ändern.
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„Auswirkungen auf Technologie, Umwelt und Gesellschaft“
Die neueste Errungenschaft geht auf Forschende der Universität Tōhoku im japanischen Sendai zurück. Im Fachjournal Journal of Materials Chemistry A veröffentlichten sie ihren Ansatz für eine neue Kathode, die die Magnesiumbatterien revolutionieren könnte. Sie soll zum einen die Effizienz der Ladevorgänge erhöhen und gleichzeitig dazu führen, dass sich die Akkumulatoren weit langsamer entladen.
„Lithium ist knapp und ungleichmäßig verteilt, während Magnesium im Überfluss vorhanden ist und eine nachhaltigere und kostengünstigere Alternative für Lithium-Ionen-Batterien darstellt“, erklärte Tomoya Kawaguchi, Professor am Institut für Materialforschung (IMR) der Universität Tōhoku, im Rahmen einer Pressemitteilung. „Magnesiumbatterien mit dem neu entwickelten Kathodenmaterial werden bei verschiedenen Anwendungen eine entscheidende Rolle spielen, darunter bei der Netzspeicherung, bei Elektroautos und tragbaren elektronischen Geräten, und so zur weltweiten Umstellung auf erneuerbare Energien und zur Verringerung des CO2-Ausstoßes beitragen.“
Durch die Nutzung der inhärenten Vorteile von Magnesium und die Überwindung bisheriger Materialbeschränkungen ebne diese Forschung den Weg für die nächste Generation von Batterien, ergänzte Tetsu Ichitsubo, ebenfalls Professor am IMR und Koautor der neuen Studie. Sie verspreche „bedeutende Auswirkungen auf Technologie, Umwelt und Gesellschaft“.
Quellen: „Securing cation vacancies to enable reversible Mg insertion/extraction in rocksalt oxides†“ (Journal of Materials Chemistry A, 2024); Universität Tōhoku
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