Neue Batterie aus Zink und Lignin bietet nachhaltige Energielösung
Forscher der Universität Linköping in Schweden haben eine Batterie aus Zink und Lignin entwickelt, die über 8000 Mal wiederverwendet werden kann. Diese Batterie soll eine kostengünstige und nachhaltige Lösung für Länder bieten, in denen der Zugang zu Elektrizität begrenzt ist. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Materials veröffentlicht.
Herausforderungen in einkommensschwachen Ländern
Solarpanels sind inzwischen relativ günstig und werden in vielen einkommensschwachen Ländern genutzt. Jedoch sinkt die Sonne in Äquatornähe etwa um 18 Uhr, wodurch Haushalte und Unternehmen ohne Elektrizität bleiben. Diese neue Batterietechnologie könnte eine Lösung bieten, selbst wenn ihre Leistung geringer ist als die teurerer Lithium-Ionen-Batterien.
Ein nachhaltiger Ansatz mit vielversprechenden Ergebnissen
Das Forschungsteam um Professor Reverant Crispin vom Labor für organische Elektronik an der Universität Linköping hat zusammen mit Forschern der Universitäten Karlstad und Chalmers eine Batterie entwickelt, die auf zwei kostengünstigen und umweltfreundlichen Materialien basiert: Zink und Lignin. In puncto Energiedichte ist die Batterie mit Blei-Säure-Batterien vergleichbar, jedoch ohne das giftige Blei.
Die Batterie zeichnet sich durch ihre Stabilität aus, da sie über 8000 Zyklen hinweg etwa 80% ihrer Leistung beibehält. Zudem hält sie ihre Ladung etwa eine Woche lang, was deutlich länger ist als bei anderen ähnlichen Zink-basierten Batterien, die sich innerhalb weniger Stunden entladen.
Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Batterien
Zink-basierte Batterien sind bereits auf dem Markt, hauptsächlich als nicht wiederaufladbare Batterien. Es wird erwartet, dass sie langfristig Lithium-Ionen-Batterien ergänzen und in einigen Fällen ersetzen können, sobald die Wiederaufladbarkeit vollständig implementiert ist.
Lithium-Ionen-Batterien können bei unsachgemäßer Handhabung explodieren, sind schwer zu recyceln und problematisch in Bezug auf Umwelt- und Menschenrechtsfragen bei der Gewinnung bestimmter Elemente wie Kobalt. Daher bietet die nachhaltige Zink-Lignin-Batterie eine vielversprechende Alternative, wo die Energiedichte nicht entscheidend ist.
Technologische Fortschritte und wirtschaftliche Vorteile
Zink hat bisher Probleme mit der Haltbarkeit aufgrund der Reaktion mit Wasser im Elektrolyt der Batterie, was zur Bildung von Wasserstoffgas und dendritischem Wachstum des Zinks führt und die Batterie unbrauchbar macht. Um das Zink zu stabilisieren, wird eine Substanz namens Kaliumpolyacrylat-basiertes Wasser-in-Polymer-Salz-Elektrolyt (WiPSE) verwendet.
Die Forscher in Linköping haben gezeigt, dass WiPSE in einer Batterie mit Zink und Lignin eine hohe Stabilität gewährleistet. Zudem sind beide Materialien sehr günstig und die Batterie leicht recycelbar. Die Kosten pro Nutzung sind im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien extrem niedrig.
Blick in die Zukunft
Obwohl die bisher entwickelten Batterien klein sind, glauben die Forscher, dass sie große Batterien in der Größe von Autobatterien herstellen können, da Zink und Lignin in großen Mengen zu niedrigen Kosten verfügbar sind. Für die Massenproduktion wäre jedoch die Beteiligung eines Unternehmens erforderlich.
Schweden kann durch seine Innovationskraft anderen Nationen helfen, nachhaltigere Alternativen zu übernehmen.
Wir können es als unsere Pflicht ansehen, einkommensschwachen Ländern zu helfen, unsere Fehler zu vermeiden. Wenn sie ihre Infrastruktur aufbauen, müssen sie sofort mit grüner Technologie beginnen,
sagt Reverant Crispin.
Wenn nicht nachhaltige Technologie eingeführt wird, könnte dies von Milliarden Menschen genutzt werden und zu einer Klimakatastrophe führen.
