Neuartiger Akku ist feuerfest, wasserbasiert, organisch, langlebig und recycelbar

Ein Forscherteam der japanischen Universität Tohoku hat in Zusammenarbeit mit Nitto Boseki ein neues organisches Redox-Polymer entwickelt. Dieser Durchbruch könnte einige der größten Herausforderungen bei der Entwicklung sichererer und nachhaltigerer Akkus auf Wasserbasis lösen. Die Ergebnisse der Studie, die in der Fachzeitschrift Polymer Journal veröffentlicht wurden, beschreiben ein Hochleistungselektrodenmaterial, das sowohl mit wässrigen Elektrolyten kompatibel als auch recycelbar ist.

Organische Batterien, die Polymere aus häufig vorkommenden Elementen verwenden, gelten in der wissenschaftlichen Forschung als vielversprechender Ansatz. Doch viele der besten organischen Moleküle zur Ladungsspeicherung sind wasserabweisend, was ihre Leistung in Systemen auf Wasserbasis beeinträchtigt.

Das Team der Tohoku-Universität löst dieses Problem, indem es ein organisches Molekül namens Hydrochinon mit einer wasserlöslichen Polymerkette, Polyallylamin, chemisch verbindet. Die neue Polymerstruktur eignet sich nicht nur für Akkus auf Wasserbasis, sondern nutzt auch eine elektrostatische Abstoßung, um eine häufige Nebenreaktion zu verhindern, die sonst die Leistung von Hydrochinon mindert.

Als Proof of Concept hat das Forschungsteam einen "Polymer-Luft"-Akku aus dem neuen Material gebaut. In Tests zeigte der Akku eine hohe Langlebigkeit und verlor über 100 Zyklen hinweg nur 1% seiner Kapazität. Die Verwendung eines Elektrolyten auf Wasserbasis bedeutet zudem, dass keine Brandgefahr wie bei herkömmlichen Akkus besteht.

Vor etwa zehn Tagen wurde ein ähnlicher Fortschritt aus der Forschung gemeldet, was den wachsenden Trend zu recycelbaren Akkus unterstreicht. Damals hat ein Team des MIT einen sich selbst zusammensetzenden Festkörperelektrolyten aus Kevlar-ähnlichen Molekülen geschaffen, der sich zur einfachen Wiederaufbereitung in einem organischen Lösungsmittel auflösen lässt. Das neue Polymer der Tohoku-Universität ist ebenfalls recycelbar, verfolgt jedoch einen etwas anderen Ansatz, denn es kann durch Säurebehandlung in seine Ausgangsmaterialien zerlegt werden.