Dem National Institute for Materials Science (NIMS) von Japan ist es in Zusammenarbeit mit der Seikei-Universität gelungen, die Leistungsabgabe von Lithium-Luft-Batterien zu verbessern. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden am 9. Februar 2025 online im Journal of Power Sources veröffentlicht.

Lithium-Luft-Batterien, wiederaufladbare Batterien, die Lithium und Sauerstoff für Lade- und Entladereaktionen nutzen, erfreuen sich als neue Batteriegeneration großer Beliebtheit. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien sind Lithium-Luft-Batterien leichter und bieten eine höhere Kapazität sowie eine fünf- bis zehnmal höhere potenzielle Energiedichte. Ihre Reaktionskinetik ist jedoch extrem langsam, was zu einem schwachen Ausgangsstrom führt. Um die enorme Menge an gespeicherter Energie voll auszunutzen, sind grundlegende Verbesserungen der Leistungsabgabe notwendig.

In dieser Studie entwickelte das Forschungsteam eine poröse Elektrode aus Kohlenstoffnanoröhren. Dadurch entstand eine hochporöse Kohlenstoffnanoröhren-Luftelektrode, die die Sauerstoffverfügbarkeit deutlich verbessert. Kombiniert man diese Elektrode mit einem niedrigviskosen Elektrolyten auf Amidbasis, erhöht das neue Design die Stromdichte um das Zehnfache. Letztendlich erreichte die Batterie eine spezifische Leistungsdichte, die ausreicht, um den Schwebeflug von Leichtdrohnen zu ermöglichen. Dies sorgt nicht nur für eine extrem hohe Energiedichte, sondern auch für eine deutlich verbesserte Leistungsleistung. Dadurch können schwebende Kleindrohnen angetrieben und ihre Flugzeit deutlich verlängert werden.

Basierend auf diesen Ergebnissen plant das Forschungsteam, Lithium-Luft-Batterien zu skalieren, mit dem Ziel, ultraleichte Batterien mit hoher Kapazität zu entwickeln, die als Stromquellen für kleine Drohnen und Mikroroboter verwendet werden können.

Weitere Informationen: Akihiro Nomura et al., „Hochporöse Kohlenstoffnanoröhren-Luftelektroden in Verbindung mit niedrigviskosen Elektrolyten auf Amidbasis ermöglichen leistungsstarke, energiereiche Lithium-Luft-Batterien“, Journal of Power Sources (2025)