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Schlüssel zum Erfolg: Pyrit (Katzengold) als Kathodenmaterial
JJ Harrison/commons.wikimedia.org

Schlüssel zum Erfolg: Pyrit (Katzengold) als Kathodenmaterial

Forscher der Empa und der ETH Zürich arbeiten an einer Alternative zum begrenzt vorhandenen Lithium, um auch künftig Lösungen für leistungsstarke Energiespeicher parat zu haben. Dabei sind die Schweizer Wissenschaftler offensichtlich auf eine Kombination ebenso preisgünstiger wie reichlich vorhandener Elemente gestoßen: Die neue, sog. Katzengold-Batterie besteht aus Eisen, Schwefel, Natrium und Magnesium.

Das Forschungsteam hat für den neuartigen Batterietyp eine Magnesium-Anode mit einem Elektrolyten aus Magnesium- und Natriumionen kombiniert. Das als Katzengold bekannte Pyrit, ein kristallines Eisensulfid, dient in Form von Nanokristallen als Kathode. Im Labor soll die sog. Natrium-Magnesium-Hybrid-Batterie bereits funktionieren und verschiedene Vorteile aufweisen. So sei zum einen das Magnesium viel sicherer als das leicht brennbare Lithium, zum anderen deuten erste Testreihen eine hohen Langlebigkeit an, die nun weiter optimiert werden soll.

Investoren gesucht

 

Der größte Vorteil der Katzengold-Batterie sei jedoch in der breiten und kostengünstigen Verfügbarkeit der benötigten Stoffe zu sehen. Eisen, Magnesium, Natrium und Schwefel gehören zu den häufigsten chemischen Elemente in der Erdkruste, was sich freilich im Preis bemerkbar mache: Ein Kilogramm Magnesium sei rund 15-mal billiger als Lithium.

Auch die Eisensulfid-Nanokristalle sollen sich einfach herstellen lassen, indem man metallisches Eisen mit Schwefel in herkömmlichen Kugelmühlen trocken vermahlt. Schließlich ließe sich bei der Katzengold-Batterie die in Lithium-Ionen-Akkus verwendete, teure Kupferfolie durch eine preisgünstige Alufolie ersetzen. 

Der neue Batterietyp wird, sollte sich seine Entwicklung weiter erfolgreich fortsetzen, nicht universell einsetzbar sein – für Elektroautos bspw. sei die Leistung zu gering, so die Empa-Wissenschaftler. Die Katzengold-Batterie soll allerdings überall dort ihr Potenzial entfalten, wo es auf Kosten, Sicherheit und Umweltfreundlichkeit ankommt, bspw. bei großen Netzspeicherakkus innerhalb von Gebäuden oder neben Kraftwerken.

Prof. Maksym Kovalenko zu den weiteren Schritten: "Mit Hilfe weiterentwickelter Elektrolyten lässt sich die elektrische Spannung und die Lebensdauer der Natrium-Magnesium Hybrid-Zelle mit Sicherheit noch erhöhen. Nun suchen wir nach Investoren, die unsere Forschung auf dem Weg ins Nach-Lithium-Zeitalter unterstützen und solch zukunftsweisende Technologie auf den Markt bringen wollen."

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