Forscher haben eine von Thomas Edison entwickelte Batterietechnologie wiederbelebt – nicht für Autos, wie er es sich einst vorgestellt hatte, sondern zur Stabilisierung erneuerbarer Energiequellen. Ein neuer Prototyp, der in der Zeitschrift Small ausführlich beschrieben wird, demonstriert eine Nickel-Eisen-Batterie, die sich in Sekundenschnelle auflädt und bei täglicher Nutzung über 30 Jahre hält – über 12.000 Zyklen.
Das frühe elektrische Zeitalter und Edisons Vision
Elektrofahrzeuge waren keine moderne Erfindung. Um 1900 gab es in den USA mehr Elektro-Hybrid-Autos als Benziner. Edison selbst patentierte 1901 eine Blei-Säure-Autobatterie und bereitete damit beinahe den Grundstein für ein 20. Jahrhundert, das mit Elektrizität betrieben wird. Allerdings sprachen höhere Kosten und eine begrenzte Reichweite (ca. 30 Meilen) letztendlich für den Verbrennungsmotor. Edisons spätere Bemühungen, einen Nickel-Eisen-Nachfolger zu entwickeln, wurden nie vollständig verwirklicht.
Das neue Kraftpaket der erneuerbaren Energien
Heute, da der Klimawandel die Umstellung auf erneuerbare Energien vorantreibt, erlebt Edisons aufgegebenes Konzept eine Wiederbelebung. Lithium-Ionen-Batterien dominieren den Markt, aber Nickel-Eisen bietet Vorteile für die Energiespeicherung im Netzmaßstab. Forscher der UCLA haben herausgefunden, dass sich die Technologie in Umgebungen auszeichnet, in denen schnelles Laden und Langlebigkeit von entscheidender Bedeutung sind, beispielsweise in Solarparks und Rechenzentren.
Biomimikry auf der Nanoskala
Der Durchbruch beruht auf einem bioinspirierten Ansatz. Das Team unter der Leitung von Maher El-Kady und Ric Kaner ließ sich von der Bildung von Knochen und Muscheln inspirieren: Proteine steuern die Anordnung von Mineralien, um starke und dennoch flexible Strukturen zu schaffen. Sie adaptierten dieses Prinzip, indem sie mit Graphenoxid verstärkte Proteine aus Nebenprodukten der Rindfleischverarbeitung als Gerüst für Nickel- und Eisenatome verwendeten.
Der Prozess beinhaltet das Erhitzen des Materials, um Sauerstoff aus dem Graphenoxid zu entfernen und die metallischen Cluster in ein zu fast 99 % mit Luft gefülltes Aerogel einzubetten. Dadurch wird die Oberfläche erheblich vergrößert, was ein schnelleres Laden, eine höhere Effizienz und eine größere Speicherkapazität ermöglicht. Wie El-Kady erklärt, kann auf dieser Nanoebene „fast jedes einzelne Atom an der Reaktion teilnehmen“.
Jenseits von Lithium: Eine nachhaltige Alternative
Die neue Nickel-Eisen-Batterie erreicht in Bezug auf die Energiedichte für Fahrzeuge noch nicht die Lithium-Ionen-Batterie. Aber sein schnelles Aufladen, seine lange Lebensdauer und die Abhängigkeit von reichlich vorhandenen Materialien – unter Vermeidung von Seltenerdmetallen – machen es ideal für die Stabilisierung erneuerbarer Energienetze. Die Batterie kann tagsüber schnell überschüssigen Solarstrom aufnehmen und nachts abgeben oder Notstrom für kritische Infrastruktur bereitstellen.
Diese Innovation ist mehr als nur ein Chemieexperiment. Es ist ein Beweis dafür, dass übersehene Technologien in sich entwickelnden Energielandschaften neues Leben finden können. Die Einfachheit des Prozesses – das Mischen leicht verfügbarer Zutaten und die Anwendung von Hitze – lässt darauf schließen, dass diese vergessene Batterie bald eine nachhaltigere Zukunft antreiben könnte.
