„Sichere und kostengünstige Energiespeicherung“, betont dieser Professor der Universität Florida bezüglich der Batterie, die dem Lithium Konkurrenz macht.

18/10/2026 22:00

Aufgeführt am

18/10/2026 22:00

Ein Team vom FAMU-FSU College of Engineering, der gemeinsamen Ingenieurschule der Florida A&M University und der Florida State University, hat eine wasserbasierte, wiederaufladbare Zink-Ionen-Batterie vorgestellt, die sich in der großskaligen Energiespeicherung sowie in Haushaltsystemen durchsetzen soll.

Die von Professor Petru Andrei und Doktorand Peng Wang geleitete Entwicklung wurde in ACS Omega veröffentlicht und stützt sich auf kostengünstige Materialien sowie einen einfacheren Fertigungsprozess als üblich.

Herausforderung für Lithium

Diese Entwicklung kommt zu einer Zeit, in denen Lithium-Ionen-Batterien weiterhin der Industriestandard sind, aber zwei anhaltende Probleme mit sich bringen: das Überhitzungsrisiko und ihre Entzündbarkeit. Hinzu kommt ihr ökologischer Fußabdruck, ein Faktor, der verschiedene Forschungsgruppen dazu veranlasst hat, nach sichereren und umweltfreundlicheren Alternativen zu suchen.

In diesem Kontext haben wassergebundene Zink-Ionen-Batterien, auch als AZIBs bekannt, aufgrund ihrer niedrigen Kosten und ihres umweltfreundlicheren Profils an Bedeutung gewonnen, obwohl ihre Verbreitung bislang durch technische Einschränkungen behindert wird.

Der Indikator für das Ausmaß des Fortschritts ist die Langlebigkeit: Die Batterie behielt ihre Kapazität, nachdem sie mehr als 900 schnelle Lade- und Entladezyklen überstanden hatte – eine Zahl, die die Forscher als solide Grundlage für den Einsatz in Haushalten, Stromnetzen und großflächigen Backup-Systemen betrachten.

Die größte Hürde war das Wachstum von Dendriten, winzigen metallischen Strukturen, die während des Ladens entstehen und die inneren Barrieren der Batterie durchdringen können, was zu Kurzschlüssen und einem vorzeitigen Versagen führt. Hinzu kamen die Komplexität der Herstellung sowie mangelnde Langzeittestabilität – drei Hindernisse, die ihren Übergang vom Labor zu ehrgeizigeren industriellen Anwendungen erschwert haben.

Der Vorschlag der Gruppe aus Florida zielt darauf ab, diese Schwachstelle bereits bei der Konstruktion des Elektrolyten selbst zu beheben. Anstatt auf herkömmliche Methoden zurückzugreifen, integriert das System ein spezielles Hydrogel mit elektrochemischer Ablagerung von Mangandioxid vor Ort, sodass einer der entscheidenden Komponenten während des Zusammenbaus direkt innerhalb der Zelle entsteht und nicht als separat hergestellter Teil hinzugefügt werden muss.

Laut den Forschern findet der gesamte Prozess in Wasser statt und verwendet ein nicht entflammbares Hydrogel, das dabei hilft, die Batterie zu stabilisieren und die Bildung von Dendriten zu verhindern.

Dieses Hydrogel besteht aus Polyvinylalkohol sowie Aramid-Nanofasern, die von Kevlar abgeleitet sind – dem Material, das in Schutzwesten verwendet wird. Die Kombination erzeugt ein flexibles und widerstandsfähiges Netz, das in der Lage ist, Elektrolyte zu binden und als physische Barriere gegen das Zink zu wirken, aus dem die Dendriten bestehen. Laut den Autoren ist das Ergebnis eine Batterie, die schnell geladen und entladen werden kann, ohne auf gefährliche Lösungsmittel oder intensive Energieentzugsvorgänge angewiesen zu sein.

Der Unterschied liegt auch in der Herstellung. Während die traditionelle Methode vorsieht, Pulver mit Lösungsmitteln zu mischen, um eine dicke Paste herzustellen, diese auf Metallplatten aufzutragen und anschließend einer langen Trocknungsphase zu unterziehen, eliminiert die neue Technik diese Schritt der Pasteherstellung vollständig. Dadurch werden Ausrüstungen, Qualitätskontrollen sowie Produktionsphasen reduziert, was laut den Forschern ihre Integration in eine industrielle Fertigungslinie erleichtert.

Jenseits des Labors liegt das Interesse am Projekt in seinen möglichen Anwendungen. Die Autoren weisen auf die Netzwerkskalierung der Speicherung hin, die entscheidend ist, um die Erzeugung aus Quellen wie Solarenergie und Windenergie auszugleichen, aber auch auf Heimspeichersysteme, flexible Elektronik und tragbare Medizinische Geräte – Bereiche, in denen die Entzündbarkeit herkömmlicher Batterien ein zusätzliches Risiko darstellt.

Andrei ist der Ansicht, dass die Zukunft dieser Technologie von einer sicheren, kostengünstigen Speicherung mit langen Lebenszyklen abhängt – selbst wenn dadurch nicht die höchste Energiedichte des Marktes erreicht werden kann.