Titannitrid und Polypyren – Königsweg?

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Alternative zu Graphit

Das zweite neue Material verwendeten die Forscher für die positive Elektrode (Pluspol) von Aluminiumbatterien. Während die negative Elektrode (Minuspol) bei solchen Batterien aus Aluminium ist, besteht die positive Elektrode in der Regel aus Graphit. Kovalenko und seine Mitarbeiter haben nun ein neues Material gefunden, mit dem sich in einer Batterie ähnlich viel Energie speichern lässt wie mit Graphit. Es handelt es sich um Polypyren, einen Kohlenwasserstoff mit kettenförmiger Molekülstruktur. Materialproben, in denen sich die Molekülketten ungeordnet zusammenlagerten, erwiesen sich in Experimenten als ideal. „Zwischen den Molekülketten bleibt viel Platz. Die verhältnismässig großen Ionen der Elektrolytflüssigkeit können daher gut in das Elektrodenmaterial eindringen und es laden“(Kovalenko).

Zu den Vorteilen von Polypyren-haltigen Elektroden gehört, dass Wissenschaftler ihre Eigenschaften beeinflussen können, beispielsweise ihre Porosität. Das bietet die Möglichkeit, das Material optimal an die jeweiligen Anwendungen anzupassen. Kovalenko: „Das bisher verwendete Graphit hingegen ist ein Mineral. Es lässt sich ingenieurtechnisch nicht verändern“. Sowohl Titannitrid als auch Polypyren sind biegsame Materialien und daher laut den Forschern für die Verwendung in sogenannten Pouch-Zellen (von einer flexiblen Folie umschlossene Batterien) geeignet.

[note Batterien für die Energiewende – Immer mehr Strom wird aus Sonnen- und Windenergie hergestellt. Weil Strom jedoch auch dann benötigt wird, wenn die Sonne nicht scheint und kein Wind bläst, werden neue Technologien nötig, um diesen Strom kostengünstig zwischenzuspeichern, beispielsweise neue Batterietechnologien. Die existierenden Lithiumionenbatterien sind wegen ihres geringen Gewichts zwar optimal für die Elektromobilität. Allerdings sind sie ziemlich teuer und daher nicht geeignet für eine wirtschaftliche ortsgebundene Zwischenspeicherung in großem Umfang. Außerdem ist Lithium auf der Erde verhältnismäßig rar und schwierig zu gewinnen, ganz im Gegensatz zu Aluminium, Magnesium und Natrium. Batterien, die auf einem der letzteren drei Elemente beruhen, gelten daher als vielversprechende künftige Möglichkeit der ortsgebundenen Stromspeicherung. Solche Batterien werden jedoch erst erforscht und sind noch nicht im industriellen Einsatz.]

(Fabio Bergamin)

Quellen und Literaturhinweise:

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