Natrium-Ionen-Batterien rücken näher

Post-Lithium: Neue Hochleistungskathode

Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit das Maß der Dinge, doch die Forschung sucht bereits nach Alternativen. Aus den USA werden nun Fortschritte bei der Entwicklung von Hochleistungskathoden aus organischen Polymeren gemacht, die als preiswerte und umweltfreundliche Alternativen die Post-Lithium-Ära einläuten sollen. Ein US-chinesisches Forscherteam hat eine Hochleistungskathode aus organischen Polymeren entwickelt, die sich nicht auflöst, berichtet Sandra Enkhardt auf pv magazine. Dabei setzen die Wissenschaftler auf Natrium-Ionen, die eine bessere kurz- und langfristige Kapazität als andere Kathoden aus polymeren oder anorganischen Materialien aufweisen.

Batterien mit Natrium-Ionen-Technik könnten in Zukunft die Lithium-Batterien ablösen. Dafür werden jedoch noch stabile Elektrodenmaterialien gesucht. Chunsheng Wang von der University of Maryland (USA) und ein internationales Team von Wissenschaftlern haben nun eine organische Polymerkathode aus Hexaazatrinaphthalin (HATN) entwickelt, die eine hohe Kapazität bei schneller Entladung und Ladung aufweist, wie sie in einem Bericht der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ schreiben. Für das Natrium-Ion zeigte sie demnach eine bessere kurz- und langfristige Kapazität als andere Kathoden aus polymeren oder anorganischen Materialien.

Pyrazin ist die Grundsubstanz von HATN: Nach Aussage der Forscher handelt es sich dabei um eine aromatische benzolähnliche, aber stickstoffreiche organische Substanz mit fruchtigem Duft. Die Forscher stabilisierten das Material, indem sie einzelne Moleküle mit Bindungsbrücken verknüpften. Daraus entstand ein organisches Polymer namens polymeres HATN oder PHATN. Die PHATN-Kathode wurde in Metall-Ionen-Batterien mit einem hochkonzentrierten Elektrolyten getestet. Die Natrium-Ionen-Batterie konnte bei einer Spannung von 3,5 Volt betrieben werden und wies den Angaben nach selbst nach 50.000 Lade-Entlade-Zyklen noch eine Kapazität von über 100 Milliamperestunden pro Gramm auf. Die Ergebnisse für die Magnesium-Ionen- und die Aluminium-Ionen-Batterie seien kaum schlechter gewesen, schreiben die Forscher weiter. Ihr Fazit: Diese weiterentwickelten Pyrazin-Polymerkathoden könnten in umweltfreundlichen, langlebigen, wiederaufladbaren Hochleistungsbatterien der nächsten Generation eingesetzt werden.

->Quelle: pv-magazine.de/post-lithium-neue-hochleistungskathode-fuer-natrium-ionen-batterien