Magnesiumbatterien als Alternative zu Lithium

Magnesiumbatterien Aufbruch ins Post Lithium Zeitalter

Leistungsfähiger, günstiger und sicherer als Lithium-Ionen-Batterien: Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben viel Hoffnung in neuartigen Magnesium-Batterien gesteckt, die sie in einem Forschungsprojekt entwickeln wollen.

Eine Magnesiumbatterie hätte gegenüber konventionellen Lithium-Ionen-Batterien entscheidende Vorzüge: Magnesium als Anodenmaterial ermöglicht eine höhere Energiedichte und wäre auch viel sicherer.

„Magnesium ist ein vielversprechendes Material und einer der wichtigsten Kandidaten unserer Post-Lithium-Strategie“, sagt Professor Maximilian Fichtner, der stellvertretende Leiter des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU). „Eine breite Verfügbarkeit von Magnesiumbatterien könnte die Elektrifizierung von Mobilität und den Ausbau dezentraler Heimspeicher entscheidend voranbringen.“

Um die Entwicklung des neuartigen Batterietyps zu beschleunigen, kooperiert das HIU im Forschungsprojekt European Magnesium Interactive Battery Community (E-MAGIC) mit verschiedenen wissenschaftlichen Institutionen.

Die Wissenschaftler des HIU wollen vor allem dazu beitragen, Hindernisse und Herausforderungen auf Ebene der Materialien zu verstehen und neue Lösungen für derzeitige Hindernisse zu schaffen. Die größte Herausforderung bei Magnesiumbatterien ist eine lange Lebensdauer.

Abhängigkeit von Lithium verringern

Es gibt eine Reihe positiver Eigenschaften des neuen Batteriematerials: So bilden sich zum Beispiel an den Magnesium-Anoden keine Dendrite. Diese elektrochemischen Ablagerungen an den Elektroden können bei Lithium-Ionen-Batterien nadelartige Strukturen bilden. Die Folge sind Störungen oder sogar gefährliche Kurzschlüsse. Bei Magnesium gibt es keine vergleichbaren Prozesse. Deshalb können die Forscher Magnesium in metallischer Form verwenden und so die sehr hohe Speicherkapazität des Metalls direkt nutzen. Die Leistungsfähigkeit der Batterie steigt.

Daneben könnte der Einstieg in die Magnesiumtechnologie bei der Batteriefertigung helfen, die Abhängigkeit von Lithium als Rohstoff zu verringern. Als Element ist Magnesium auf der Erde etwa 3.000 Mal so häufig vertreten wie Lithium – und kann im Gegensatz dazu einfacher recycelt werden. Somit wären Magnesiumbatterien auch günstiger als Lithium-Ionen-Batterien. Kommt Europa bei der Entwicklung zügig voran, könnten Magnesiumbatterien außerdem dabei helfen, die Dominanz der asiatischen Produzenten von Batteriezellen zu vermindern und eine konkurrenzfähige Batteriefertigung in Europa zu etablieren.

Bild: Forschende am HIU montieren Magnesiumbatterien unter Argon-Schutzgas. (Foto: Laila Tkotz/KIT)