MetallLuftBatterien

Metall-Luft-Batterien sind eine Familie von Batterien, bei der der Oxidant aus der Umgebungsluft (Sauerstoff) an der Kathode reduziert und das Metall an der Anode oxidiert wird. Durch die Nutzung von Sauerstoff aus der Luft können diese Zellen theoretisch sehr hohe Energiedichten erreichen, da der Sauerstoff nicht im Zellinneren gespeichert werden muss. Typischer Aufbau ist eine Metall-Anode in einem Elektrolyten, eine poröse, luftdurchlässige Kathode sowie Separator und Gehäuse, welches das Eindringen von Feuchtigkeit und CO2 kontrolliert.

Zu den wichtigsten Typen gehören Zink-Luft, Aluminium-Luft, Lithium-Luft und Magnesium-Luft. Zink-Luft ist am weitesten verbreitet, insbesondere in Hörgerätebatterien als Primärzelle. Aluminium-Luft bietet potenziell hohe Energiedichten, ist aber in der Praxis oft schwer reversibel. Lithium-Luft besitzt das höchste theoretische Potenzial, kämpft jedoch mit gravierenden technischen Herausforderungen wie Luft- und Feuchtigkeitsmanagement, Stabilität des Elektrolyten und Sicherheit. Magnesium- und Eisen-Luft befinden sich überwiegend im Forschungs- oder Prototypenstadium.

Vorteile sind hohe theoretische Energiedichte und die Nutzung von Luft als Sauerstoffquelle; Nachteile umfassen oft geringe Zyklenlebensdauer, Empfindlichkeit gegenüber CO2 und Feuchtigkeit, Auswirkungen von CO2 auf Elektrolyt und Elektroden, Dendritenbildung sowie komplexes Luftmanagement. Die wirtschaftliche Realisierung hängt von Entwicklungen in reversiblem Metall-Luft, langlebigen Elektrolyten, Katalysatoren und feuchteunempfindlichen Designs ab.

Anwendungen reichen von Hörgerätebatterien bis zu stationären Energiespeichern und potenziell zukünftigen Fahrzeuganwendungen; aktuell dominieren Zink-Luft-Primärzellen, während reversible Metall-Luft-Systeme in der Forschung fortschreiten.