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Eine Batterie aus Holz

Eine Batterie aus Holz. Das klingt nicht nach dem neuesten Hit der Wissenschaft, sondern eher wie ein Scherz. Ist es aber nicht: es funktioniert, es ist leistbar, und der Rohstoff wächst nach.

Eine Batterie – aus Holz.
Wirklich?
Zum Teil.

Es handelt sich um ein Gerät, das zu einem wesentlichen Anteil aus Holzfasern besteht – und einen Ausweg aus der Kostenfalle bei Lithium-Batterien bietet. Lithium ist zu selten, um es in großem Maßstab in allen Speichergeräten einzusetzen. Natrium dagegen ist reichlich vorhanden und daher sehr kostengünstig. Da liegt der Gedanke an eine Batterie, die als Elektrolyt Natrium verwendet, nahe.

Da gibt es aber praktische Probleme: Natriumionen sind um ein Vielfaches größer als Lithium-Ionen. Und die Konstruktion hält nicht lange. Die Anode löst sich auf und die gesamte Batterie schwillt an. Sie geht ganz einfach kaputt. Eine Natrium-Batterie hat eine Lebensdauer von 20 Ladezyklen – das ist inakzeptabel wenig.

Rettung durch Holzfasern

Hongli Zhu und Kollegen an der University of Maryland wollten dieses Problem lösen. Sie probierten es schließlich mit weichen, porösen Holzfaserplatten. Die Fasern darin sind hohle, längliche Zellen, die sogenannten Tracheiden, deren Wände aus einem harten Material bestehen: Lignin. In der Pflanze sind die Tracheiden dazu da, Wasser und Mineralsalze durch den Stamm und die Zweige zu transportieren.

Nanotechnologie

Durch Aufbringen einer 50 Nanometer dünnen Schicht aus Zinn auf 2500 Nanometer dicke Holzfaser gelang es dem Team der Forscher, eine Anode 400 Mal zu laden und zu entladen. Der Schlüssel dazu ist die Flexibilität des Materials. Die weichen Holzfasern passen sich den mechanischen Belastungen an, und wo eine gewöhnliche Zinnanode pulverisiert würde, hält die Kombination mit Holz.

Weil Holzfaser ist leicht zu verarbeiten ist, sollte es möglich sein, sie in der Herstellung von Low-Cost-Batterien serienmäßig einzusetzen. Das Team will nun größere Batterien für den Einsatz im Bereich der erneuerbaren Storage-Anwendungen zu konstruieren. Die Herausforderung wird nun wie bei jeder technologischen Innovation sein, den Herstellungsprozess rentabel zu machen und die Leistung zu optimieren.

Jedenfalls eine Entwicklung, die zu beobachten sich lohnt.

Quelle: New Scientist

Energieleben Redaktion, 20.08.2013
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