Rein organische Batterie ermöglicht ungefährliche, nachhaltige Energiespeicherung

Nachhaltige Energiespeicher sind derzeit mehr als gefragt. Forscher der Universität Uppsala haben deshalb eine rein organische Batterie entwickelt. Bis jetzt kann sich ihre sogenannte „Protonenbatterie“ – ohne nennenswerten Kapazitätsverlust – über 500 Mal in Sekundenschnelle aufladen.

Die Forscher konnten zudem zeigen, dass ihre Batterie mithilfe einer Solarzelle geladen werden kann. Im Gegensatz zu Lithium-Batterien kommt ihre Erfindung ohne fortschrittliche Elektronik aus. Weitere Vorteile der Batterie sind, dass sie von der Umgebungstemperatur nicht beeinflusst wird und das ihre Materialien reichlich in der Natur vorhanden sind.

Christian Strietzel und sein Team von der Fakultät für Materialwissenschaften und Technik der Universität Uppsala veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“.

Sekundenschnelles Aufladen ohne Brandgefahr

„Ich bin mir sicher, dass vielen Menschen bewusst ist, dass die Leistung von Standardbatterien bei niedrigen Temperaturen abnimmt. Wir haben gezeigt, dass diese organische ‚Protonenbatterie‘ Eigenschaften wie die Kapazität bis hinunter zu -24°C beibehält“, erklärte Christian Strietzel in einer Pressemitteilung der Universität Uppsala.

Viele der heute hergestellten Batterien haben zudem eine große Auswirkung auf die Umwelt, nicht zuletzt durch den Abbau der darin verwendeten Metalle. „Der Ausgangspunkt unserer Forschung war daher die Entwicklung einer Batterie, die aus Elementen aufgebaut ist, die in der Natur häufig vorkommen“, sagte Christian Strietzel weiter. Diese sollten zudem zur Herstellung weiterer organischer Batteriematerialien verwendet werden können.

Aus diesem Grund hat das Forschungsteam Chinone als aktives Material in ihrer Batterie gewählt. Chinone sind organische Oxidationsprodukte von Aromaten, in deren chemischer Bindung zwei Sauerstoffatome die Ringbindung des Kohlenstoffs ersetzen.

Organische Batterie aus Schweden nur der Anfang

Diese Kohlenstoffverbindungen sind in der Natur reichlich vorhanden und kommen unter anderem bei der Photosynthese vor. Die Eigenschaft der Chinone, die sich die Forscher zunutze gemacht haben, ist ihre Fähigkeit, beim Laden und Entladen Wasserstoffionen, sprich Protonen, aufzunehmen oder abzugeben.

Als Elektrolyt verwendeten die Schweden eine saure wässrige Lösung, die die Ionen innerhalb der Batterie transportiert. Dies ist nicht nur umweltfreundlich, sondern bietet auch eine sichere Batterie, die frei von Explosions- oder Brandgefahr ist.

„Es gibt noch viel Entwicklungsbedarf bei der Batterie, bevor sie zu einem Haushaltsgegenstand wird. Die von uns entwickelte ‚Protonenbatterie‘ ist jedoch ein großer Schritt in Richtung der Herstellung nachhaltiger organischer Batterien in der Zukunft“, sagt Christian Strietzel.

(Mit Material der Universität Uppsala)