Ein Forscherteam um Prof. Eric Detsi der University of Pennsylvania nutzt Natrium und Magnesium, um Elektroden zu entwickeln, die zwischen flüssigem und festem Zustand wechseln, wobei ein Selbstheilungseffekt auftritt. Dadurch werden Degradationsschäden vermieden, die bei festen Elektroden während der Ladezyklen auftreten. Die neuen Elektroden sind dennoch leicht herzustellen.
Zunächst demonstrierte Detsi die Machbarkeit dieses Ansatzes anhand einer Anode – der Elektrode, die während des Aufladens Ionen sammelt – aus Dimagnesiumpentagallid (Mg2Ga5), einer Mischung aus Magnesium und Gallium, wobei letzteres einen niedrigen Schmelzpunkt hat, so dass solche Legierungen leicht von fest zu flüssig übergehen können.
Bereits 2019 zeigte Detsis Labor, dass selbstheilende Anoden aus Mg2Ga5 mehr als 1.000 Ladezyklen überstehen können. „Vor unserer Arbeit“, so Detsi, „lag die Lebensdauer moderner Magnesium-Ionen-Akku-Anoden bei nur 200 Zyklen.“ Mit anderen Worten: Die Zugabe der selbstheilenden Anode verfünffachte die ursprüngliche Lebensdauer von Magnesium-Ionen-Batterien.
Anfang dieses Jahres ging das Labor von Detsi sogar noch einen Schritt weiter und verwendete eine Gallium-Indium-Anode, die bei Raumtemperatur schmilzt, was die Tür zu kommerziellen Anwendungen öffnen könnte. Die experimentelle Anode überstand 2.000 Ladezyklen und behielt dabei 91 % der Batteriekapazität. „Das ist beispiellos“, sagt Detsi. Zum Vergleich: Das iPhone 15 hält 1.000 Ladezyklen aus und behält dabei 80 % der Batteriekapazität. (jr)
