Diese Batterie übersteht extreme Temperaturen

Bis zu minus 170 Grad

Diese Batterie übersteht extreme Temperaturen

Auf dem Mond ist es so kalt, dass gewöhnliche Batterien versagen. Die Nasa hat jetzt eine entwickelt, die dort funktioniert. Auch eine Nutzung auf der Erde ist denkbar.

Die Nasa hat eine Feststoffbatterie entwickelt, die extreme Kälte und große Hitze überstehen soll. Die Batterie sei erstmals erfolgreich bei minus 80 Grad getestet worden, teilt die US-Weltraumbehörde auf ihrer Webseite mit.

Gedacht sind die Zellen für den Südpol des Mondes, wo die Temperaturen nachts auf bis zu minus 200 Grad Celsius sinken. Die Nasa plant eine dauerhafte Präsenz von Menschen auf dem Mond im Rahmen ihres Artemis-Programms. Anwendungsfälle sehen die Entwickler der Batteriezellen auch auf der Erde.

Auf dem Mond sollen die Batterien laut Nasa sofort einsatzbereit sein, sobald sie aufgewärmt werden. Versorgen sollen sie dort fast alles – vom Notfallset eines Astronauten bis zum Rover, der die dunklen und kalten Krater des Mondes erkundet. Eine Brandgefahr dürfen sie dabei nicht darstellen.

Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in Handys und Laptops stecken, haben eine entscheidende Schwäche: Sie arbeiten mit flüssigen Elektrolyten. Wird eine solche Batterie auf die nächtlichen Temperaturen des Mondes abgekühlt, friert die Flüssigkeit ein und die Zelle kann Schaden nehmen.

Wird sie zu stark erhitzt, etwa auf die 100 Grad Celsius, die tagsüber auf dem Mond möglich sind, funktioniert sie erst wieder, wenn sie abgekühlt ist. Im Vakuum des Weltraums verdampft die Flüssigkeit zudem.

Die Nasa-Batterien ersetzen den flüssigen Elektrolyten deshalb durch ein festes Material auf Keramik- oder Polymerbasis. Bei Tests arbeiteten laut Nasa kleine Prototypzellen bis zu 80 Grad Celsius und hinunter bis minus 60 Grad Celsius einwandfrei. Bis minus 80 Grad Celsius liefen die Zellen mit leicht verringerter Leistung.

Noch tiefere Temperaturen übersteht die Technik nach Angaben der Nasa zumindest unbeschadet: Nach dem Wechsel zwischen 100 Grad Celsius und minus 170 Grad Celsius zeigten die Zellen in den Tests keine Schäden.

Arbeiten kann allerdings auch eine Feststoffbatterie bei minus 170 Grad Celsius nicht. Weil der feste Elektrolyt aber nicht einfrieren kann wie eine Flüssigkeit, hält sie die Kälte aus.

Entwickelt wird die Technik zwar für den Weltraum, denkbar ist aber auch eine Nutzung auf der Erde. Die Batterien selbst sind aus einem früheren Projekt entstanden, das sich mit Anwendungen in der Luftfahrt beschäftigte.

„Der potenzielle Markt für Feststoffbatterien ist sehr breit“, sagt Ji Su, Polymerforscher und Teilprojektleiter am Langley Research Center. „Autos, Handys, Kommunikationsgeräte, Drohnen – alles, was eine tragbare Stromversorgung braucht.“