Die Entwicklung von effizienten Batterien aus günstigen, in großer Menge verfügbaren Materialien war und ist ein Problem für die Wissenschaft. Der letzte Beitrag zur Lösung dieses Problems kommt von der Stanford University, wo ein Team von Forschern eine Aluminium-Ionen-Batterie entwickelt hat, die ein Elektrolyt aus Harnstoff nutzt, einem Bestandteil des menschlichen Urins.


Bild:  Urintest beim Dalmatiner 3/4, Maja Dumat, Flickr, CC BY-SA 2.0
Bild: Urintest beim Dalmatiner 3/4, Maja Dumat, Flickr, CC BY-SA 2.0

Harnstoff ist günstig und leicht zu bekommen

Es handelt sich nicht um die erste Batterie, die Urin einsetzt. Letztes Jahr entwickelten Wissenschaftler der University of Bath eine Miniaturbrennstoffzelle, die aus menschlichem Urin Strom erzeugen kann.

Die Batterie der Stanford University ist speziell für den Einsatz im Stromnetz zur Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen entwickelt worden. Es handelt sich um ein Upgrade der Aluminium-Ionen-Batterie, die Professor Hongjie Dai und sein Team 2015 ebenfalls an der Stanford University entwickelt haben. Das Original nutzte eine Mischung namens EMIC als primäres Elektrolyt. Wenn EMIC mit Aluminiumchlorid gemischt wird, entsteht ein flüssiges Salz.


EMIC ist jedoch recht teuer, weshalb die Forscher begannen, sich nach einer Alternative umzusehen. Sie fanden sie schließlich in Harnstoff, der um den Faktor 100 günstiger ist als EMIC und kommerziell als Bestandteil von Dünger produziert wird. „What you have is a battery made with some of the cheapest and most abundant materials you can find on earth. And it actually has good performance“ , so Dai.

Neue Aluminium-Ionen-Batterie ist langlebig und günstig

Die Aluminium-Batterie hat nicht die gleiche Energiedichte wie ein Lithium-Ionen-Akku (sondern nur die Hälfte), aber sie ist langlebiger, nicht brennbar, kann in 45 Minuten aufgeladen werden und ist wesentlich billiger.

Um kommerziell nutzbar zu sein, müsste eine Batterie fürs Stromnetz mindestens 10 Jahre lang halten. Die Harnstoffbatterie brachte es im Labor auf 1500 Ladezyklen. Die Forscher arbeiten noch daran, diesen Wert zu verbessern. Was die Batterie am Attraktivsten macht, sind die vergleichsweise geringen Kosten.

If produced on a large enough scale, EMIC was estimated to cost about US$50/kg, while urea currently costs $0.50/kg when produced on large scales. So the cost difference in the electrolyte, which is the most expensive part of the battery, is large. The cost of aluminum chloride, the other electrolyte component, if produced on an industrial scale, is something I don’t have a number for, but it could also be made very cheaply„, so Michael Angell, ein Doktorand, der an der Entwicklung der Batterie beteiligt war.

via Stanford University

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