Aktuelle und zukünftige Akkutechnologien

Zink-Luft-Akku

Die Entwicklung von Zink-Luft-Akkus steckt noch in den Kinderschuhen, ist aber keinesfalls neu. Der grundlegende Aufbau eines Zink-Luft-Akkus setzt sich aus einer negativen Zink-Elektrode und einer positiven Aktivkohle-Elektrode zusammen. Die negative Elektrode besteht aus einem mechanisch gepressten Zinkschwamm oder -Pulver. Mit ihrer großen Oberfläche gewährleistet sie eine optimale chemische Reaktion durch leichtes Freisetzen von Elektronen. Als aktives Reaktionsmittel des Pluspols fungiert der Luftsauerstoff. Deshalb verwendet man als Elektrodenmaterial speziellen Kohlenstoff (Aktivkohle in Form von Sauerstoffmembranen), der den Luftsauerstoff absorbiert und dem Reaktionsprozess zuführt. Je nach Einsatzgebiet und Bauform des Akkus verwendet der Hersteller eine flüssige oder pastöse Kalilauge als Elektrolyt. Alle verwendeten Komponenten sind frei von umweltbedenklichen Giften und lassen sich leicht recyceln. Die Zink-Luft-Technologie wird daher als umweltfreundlich eingestuft. Darüber hinaus sind die eingesetzten Materialien preiswert.

Der Nachteil des Zink-Luft-Akkus besteht darin, dass er ein offenes chemisches System bildet. Denn beim Entladen muss Außenluft an die Reaktionsfläche gelangen, und beim Laden muss der freigesetzte Sauerstoff entweichen. In luftdichter Umgebung ist der Akku daher nicht einsetzbar.

Ein Vorteil des Akkus ist dagegen seine geringe Selbstentladung im versiegelten (luftdichten) Zustand. Lagerhaltungen ohne Elektrolyt sind sogar bis zu zehn Jahre möglich. Ein weiterer Pluspunkt für die Zink-Luft-Technologie ist die hohe elektrische Kapazität. Sie beträgt bis zum Dreifachen eines vergleichbaren Lithium-Ionen-Akkus. Außerdem braucht man keine negativen Eigenschaften wie Memory- oder Lazy-Battery-Effekt bei der Nutzung der Akkus zu beachten.

Zink-Luft-Technologie wird wegen der hohen spezifischen Energie von bis zu 350 Wh/kg vorwiegend als Batteriezelle in Hör- und Personenrufgeräten eingesetzt. Als wiederaufladbare Akkuzelle kommt sie für stationäre Energiespeichersysteme, wie unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), zum Einsatz. Erste Prototypen für den mobilen Einsatz, wie in Notebooks, befinden sich noch in der Entwicklungsphase. Wann es serienreife Produkte geben wird, steht noch nicht fest.