Die Abhängigkeit von Kobalt in der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) stellt aufgrund von Umweltauswirkungen und problematischen Arbeitsbedingungen in den Hauptfördergebieten wie der Demokratischen Republik Kongo eine ernsthafte Herausforderung dar. Forscher der Universität Tokyo präsentieren nun eine interessante Alternative.
Die Rolle von Kobalt in aktuellen Lithium-Ionen-Batterien
Kobalt ist ein zentrales Element in den Elektroden von LIBs und ist trotz seiner leistungsstarken Eigenschaften nicht unumstritten. Das seltene Metall wird hauptsächlich in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut, was sowohl ökologische Bedenken aufwirft als auch soziale Probleme, einschließlich des Einsatzes von Kinderarbeit. Hinzu kommen politische und wirtschaftliche Instabilitäten in der Region.
Eine technische Herausforderung mit weitreichenden Auswirkungen
Es gibt viele Gründe, warum wir den Übergang von Kobalt zu verbesserten Lithium-Ionen-Batterien vollziehen möchten,
betont Professor Atsuo Yamada. Die Forscher konnten eine innovative Kombination von Elementen für die Elektroden entwickeln, die Kobalt durch alltäglichere und weniger problematische Materialien ersetzt.
Überlegene Eigenschaften der neuen Batteriechemie
Nicht nur verzichtet die neuartige Batterie vollständig auf Kobalt, sie zeigt auch in einigen Bereichen verbesserte Eigenschaften gegenüber herkömmlichen LIBs. Die Energiekapazität ist um beeindruckende 60% erhöht, und die Batterie kann 4,4 Volt liefern, im Vergleich zu den typischen 3,2-3,7 Volt. Ein weiterer Durchbruch ist die Langlebigkeit des Ladezyklus: Nach über 1.000 vollen Ladezyklen verloren die Batterien nur rund 20% ihrer Speicherkapazität.
Weitere Forschung notwendig
Trotz der begeisterten Resultate betont Yamada, dass die Entwicklung nicht ohne Herausforderungen war. Es müssen noch unerwünschte Reaktionen unterdrückt werden, um die Sicherheit und Langlebigkeit der Batterien weiter zu erhöhen.
Jenseits von LIBs: Ein universelles Konzept
Die von Yamada und seinem Team entwickelten Konzepte könnten auch in anderen elektrochemischen Prozessen und Geräten Anwendung finden, einschließlich anderer Batterietypen und Wasserspaltungsprozessen.
Die Universität Tokyo zeigt eindrucksvoll, wie Innovationen in der Batterietechnologie einen signifikanten Beitrag zur Lösung globaler Herausforderungen leisten können. Es bleibt spannend zu beobachten, wie sich diese Entwicklungen in der Praxis bewähren und welche weiteren Durchbrüche in der Zukunft möglich sind.
