02:12 08-12-2025

Neue Kohlenstoffmembran macht die Lithium-Luft-Batterie stabiler und energiedichter

Japanische Forschende am National Institute for Materials Science (NIMS) melden einen großen Schritt in Richtung Lithium‑Luft‑Batterie – einer Technologie, die auf dem Papier Elektroautos in Reichweitenregionen von Benzinern bringen könnte. Der Durchbruch dreht sich um eine neue Art von Kohlenstoffmembran, die präzise steuert, wie Sauerstoff mit Lithium interagiert.

Die Achillesferse dieser Zellchemie war bislang Instabilität mit schnellem Kapazitätsverlust. Das Team begegnet dem Problem mit einer mehrlagigen, porösen Membran, die Mikro‑, Meso‑ und Makroporen zwischen 2 und 50 Nanometern kombiniert. Diese Architektur sorgt für eine gleichmäßigere Sauerstoffverteilung, verringert Elektrolytverluste und verbessert die thermische Stabilität der Zelle.

Die Ergebnisse klingen handfest: Ein Prototyp erreichte 360 Wh/kg – ungefähr das Doppelte dessen, was heutige Lithium‑Ionen‑Batterien liefern. Berechnungen weisen auf mehr als 700 Wh/kg in Aussicht und sehen ein theoretisches Limit nahe 11.000 Wh/kg, womit man sich der Energiedichte von Benzin annähert. In Tests absolvierten sechs Elektroden 19 Lade‑/Entladezyklen ohne Leistungsabfall – für diese Batteriegattung ein ungewöhnlicher Befund.

Ebenso wichtig: Es gibt Hinweise auf Skalierbarkeit. Die Forschenden fertigten größere Elektroden im Format 10×10 cm an – ein Indiz, dass sich die Arbeit von reinen Labormaßstäben in eine frühe vorindustrielle Phase bewegt. Weil Lithium‑Luft‑Zellen ihren Sauerstoff aus der Umgebungsluft beziehen, entsteht im Zellinneren zusätzlicher Raum, was die Energiedichte weiter begünstigt.

Dieses Rezept wirkt besonders attraktiv für Elektrofahrzeuge, die Leichtluftfahrt und tragbare Elektronik – überall dort, wo jedes Kilogramm zählt. Sollte die Technik den Sprung in die Massenfertigung schaffen, könnte sich der EV‑Markt deutlich verschieben. Mit zwei‑ bis dreifacher Energiedichte heutiger Packs würde die Sorge um Reichweite spürbar nachlassen, und Verbrenner bekämen ernsthafte Konkurrenz. Die Zahlen lesen sich wie ein möglicher Wendepunkt – vorausgesetzt, Haltbarkeit und Zyklenfestigkeit wachsen beim Hochskalieren im gleichen Tempo mit.