Akku laden mit Highspeed Mittwoch, 23.08.2017
Neues Speichermaterial für sehr schnelle und reversible Einlagerung von Lithium Ionen.
Die Lithium-Ionen-Batterie ist der am weitesten verbreitete
aufladbare elektrische Energiespeicher. Viele Materialien,
die im Labor die Schnellladefähigkeit von
Lithium-Ionen-Batterien verbessern, sind jedoch nicht
nachhaltig: Sie sind selten, teuer, giftig oder
umweltschädlich. Hochleistungsfähige Speichermaterialien,
welche auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, wären das
angestrebte Ideal. Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe
vom Helmholtz-Institut Ulm, einer Einrichtung unter
Trägerschaft des
Karlsruher Institut für Technologie (KIT), und vom Institut für Nanotechnologie des KIT hat nun ein
neues Speichermaterial vorgestellt, welches die sehr
schnelle und reversible Einlagerung von Lithium Ionen
erlaubt.
Dazu wurde das organische Molekül Kupferporphyrin mit
funktionellen Gruppen versehen, welche beim ersten
Beladungsvorgang in der Batteriezelle eine strukturelle und
elektrisch leitende Vernetzung des Materials herbeiführen.
Dadurch wird die Struktur der Elektrode im Labor in hohem
Maße stabilisiert und mehrere tausende Lade- und
Entladezyklen wurden möglich. Mit diesem Material wurden im
Labor Speicherkapazitäten von 130-170 Milli-Amperestunden
pro Gramm (mAh/g) gemessen – bei einer mittleren Spannung
von 3 Volt – und Be- und Entladungsdauern von nur einer
Minute. Die Speichereigenschaften sind außergewöhnlich, weil
das Material eine Speicherkapazität wie ein Batteriematerial
besitzt – aber so schnell arbeitet wie ein Superkondensator.
Aktuell betriebene Experimente deuten darauf hin, dass sich
die Speicherkapazität weiter steigern lässt und der
Speicher neben Lithium auch auf mit dem wesentlich
häufigeren Element Natrium betrieben werden kann.
Bild: Logo von KIT