Lithium-Batterie „atmet“ CO2 aus der Luft und liefert fast dreifach mehr Energie

Sie verspricht saubere Energie und könnte dabei auch noch das Klima entlasten: Eine Lithium-CO2-Batterie nutzt Kohlendioxid aus der Luft, um Strom zu speichern – und kombiniert damit zwei große Ziele der Energiewende in einem System. Ihre theoretische Leistungsfähigkeit übertrifft die herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus deutlich. Doch in der Praxis galten sie bislang als zu instabil, zu ineffizient – und zu teuer, da viele Prototypen auf Edelmetalle wie Platin angewiesen waren.

Ein Forscherteam der University of Surrey hat nun eine Lösung gefunden, die dieses Dilemma auflösen könnte. Ihr neuer Katalysator besteht nicht aus Gold oder Platin, sondern aus einem Material, das günstiger – und dabei deutlich leistungsfähiger ist. Ihre Studie wurde in Advanced Science veröffentlicht.

Lithium-CO2-Batterien speichern fast dreimal so viel Energie

Im Mittelpunkt der Entwicklung steht ein unscheinbares Pulver namens Cäsium-Phosphomolybdat (CPM). In der richtigen Mischung mit dem Kohlenstoffmaterial Super P macht es Lithium-CO2-Batterien deutlich stärker und robuster. Die beste getestete Kombination (80 Prozent CPM, 10 Prozent Super P) lieferte eine Entladungskapazität von 15.440 Milliamperestunden pro Gramm – fast das Dreifache bisheriger Standards.

Auch die Lebensdauer steigt massiv: Statt nach wenigen Zyklen den Geist aufzugeben, hielt die neue Batterie über 100 Lade- und Entladevorgänge durch – bei einer Gesamtlaufzeit von rund 2.100 Stunden. Zum Vergleich: Der bisherige Standardwert lag bei gerade einmal 360 Stunden.

„Die Batterie verliert viel weniger Energie“

Ein großes Problem früherer Modelle war die sogenannte Überspannung – also der Energieverlust beim Aufladen. Sie lässt sich mit einem steilen Anstieg beim Radfahren vergleichen: Erst muss viel Kraft aufgewendet werden, bevor es leichter läuft. Die neue Technik reduziert diesen Energieverlust deutlich. „CPM flacht diesen Hügel ab“, erklärt Studienautor Dr. Siddharth Gadkari von der University of Surrey. „Die Batterie verliert bei jedem Ladezyklus viel weniger Energie.“

Für Verbraucher wäre das ein echter Vorteil: Weniger Energieverlust bedeutet weniger Stromverbrauch beim Laden – und damit geringere Kosten. Außerdem müssen die Batterien seltener ausgetauscht werden, was nicht nur den Geldbeutel, sondern auch die Umwelt schont.

Günstiger, langlebiger – und viel klimafreundlicher

Besonders spannend: Der neue Katalysator kommt ohne seltene Metalle aus. Während andere Systeme auf Ruthenium oder Iridium setzen, kostet CPM nur wenige Euro pro Gramm. Das senkt nicht nur die Materialkosten, sondern macht die Technik auch für eine breite Anwendung realistisch – etwa in Haushalten, in der Industrie oder in Elektroautos.

Auch das chemische Verhalten überzeugte die Forscher: In herkömmlichen Batterien bildet sich nach dem Entladen ein Rückstand aus Lithiumcarbonat, der kaum wieder verschwindet. Bei der neuen Mischung wurde dieser Rückstand fast vollständig entfernt – ein klarer Vorteil für die Langlebigkeit der Batterie.

Batterien, die CO2 speichern – vielleicht sogar auf dem Mars

Warum das neue Material so gut funktioniert, hat mit seiner Struktur zu tun: Die Partikel besitzen viele kleine Poren, die chemische Reaktionen besonders effizient ablaufen lassen. Zudem zeigte eine Computersimulation, dass genau diese Oberfläche ideale Bedingungen für die CO2-Speicherung bietet.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass man leistungsstarke Lithium-CO2-Batterien auch mit einfachen, skalierbaren Materialien bauen kann“, sagt Dr. Daniel Commandeur. „Und das öffnet die Tür für noch bessere Katalysatoren in der Zukunft.“

Die Vision: Batterien, die nicht nur Strom speichern, sondern dabei auch CO2 aus der Luft ziehen. Vielleicht sogar auf dem Mars – wo CO2 etwa 95 Prozent der Atmosphäre ausmacht. Aber auch hier auf der Erde könnten die neuen Batterien schon bald helfen, Strom grüner, günstiger und langlebiger zu machen.

Kurz zusammengefasst:

• Eine Lithium-CO2-Batterie kann gleichzeitig Strom speichern und CO2 aus der Luft binden – eine doppelt nützliche Technologie für Klimaschutz und Energieversorgung.
• Ein neu entwickelter Katalysator aus Cäsium-Phosphomolybdat macht diese Batterien günstiger, langlebiger und deutlich effizienter als bisherige Modelle.
• Die Batterie erreicht fast dreimal so viel Kapazität, hält über 100 Ladezyklen durch und kommt ohne teure Edelmetalle aus.

Übrigens: Winzige Batterien können Gammastrahlung aus Atommüll in Strom umwandeln – eine potenziell sichere Lösung für extreme Einsatzorte wie Tiefsee oder Weltraum. Mehr dazu in unserem Artikel.

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