Neues Material für Seewasserbatterien erreicht 10.000-fache Ionenleitfähigkeit

Die Ergebnisse knnten dazu beitragen, die Batterietechnologie ber Lithium hinaus zu erweitern, das derzeit die Energiespeichertechnologien dominiert, jedoch zunehmend mit wachsender Nachfrage und Versorgungsengpssen konfrontiert ist. Im Gegensatz zu Lithium ist Chlorid reichlich vorhanden und kann aus Meerwasser gewonnen werden.

Forscher glauben, dass Chlorid-Ionen-Batterien zukünftig netzgekoppelte Speichersysteme unterstützen könnten, die den Strom. Aufbau ößten Herausforderungen bei Chlorid-Ionen-Batterien ist, dass Chlorid-Ionen in Feststoffen nur langsam wandern.

Ihre vergleichsweise große Größe erschwert den Transport durch das Batterieelektrolyt und mindert die Leistung der Energiespeicherung. Um dies zu lösen, haben die Forscher die atomare Struktur schufen einfachere Pfade für die Bewegung.

Technik, Energie und Einsatz

Nach Angaben des Teams erzeugte Calcium den stärksten Effekt und erhöhte die Leitfähigkeit für Chloridionen um bis zu 10.000-fach im Vergleich zum unveränderten Material.

Die Forscher nutzten ultrahelle Röntgenstrahlen an der Canadian Light Source (CLS) an der University of Saskatchewan, um zu verstehen, wie die strukturellen Veränderungen den Ionentransport verbesserten.

Die Analyse zeigte, dass die hinzugefügten Elemente die Kristallstruktur weicher machten und so Chloridionen einen freieren Weg durch den festen Elektrolyten ermöglichten. „Wir streben nicht danach, Lithium-Ionen-Batterien vollständig zu ersetzen, aber wir benötigen in den nächsten Jahrzehnten andere Lösungen, um diese enorme Nachfrage der Welt zu befriedigen, die Hunderte, um eine effektive Nutzung ermöglichen", sagte Sarbajit Banerjee, Professor an der ETH Zürich und Leiter des Laboratoriums für Batterieforschung am Paul-Scherrer-Institut in der Schweiz.

Technischer Hintergrund

Jenseits der Lithiumspeicherung Die Forscher betonen, dass die Technologie sich noch in einem frühen Stadium befindet.

Die Studie zeigt keine vollständige Chlorid-Ionen-Batterie, sondern etabliert eine vielversprechende Elektrolytplattform, die zukünftige Batterieforschung unterstützen könnte. „Wir betreten ungewohnte Gebiete", sagte Jingxiang Cheng, ein Doktorand, der an der Forschung beteiligt war. „Wir erweitern den Horizont des Batteriefelds und hoffen, diese Plattform nutzen zu können, um darauf aufbauend weitere Entwicklungen voranzutreiben und Bereiche zu erforschen, in denen Lithium-Ionen-Batterien nicht besonders gut abschneiden." Das Team ist der Ansicht, dass alternative Batteriekonzepte notwendig sein werden, da die Nachfrage nach Energiespeicherlösungen weiter wächst und dies parallel zur Ausweitung der erneuerbaren Energieerzeugung stattfindet.

Banerjee betonte, dass das Projekt darauf abzielt, die Grundlagen für nachhaltigere Batterietechnologien zu legen, die zukünftig großskalige Energiespeicher unterstützen können.

Die Forscher würdigten zudem das CLS, insbesondere seine VLS-PGM-Strahlleitung, für die Möglichkeit, Messungen durchzuführen, die ein Verständnis des Materialverhaltens auf atomarer Ebene ermöglichen. Die Studie wurde in der Zeitschrift ACS Applied Energy Materials veröffentlicht.