Hochleistungs-elektrodenmaterial Dienstag, 15.09.2015

Die Anforderungen an moderne Akkumulatoren für stationäre Energiespeichersysteme sind: lange Lebensdauer, geringe Kosten, hohe Sicherheit, hoher Wirkungsgrad und eine hohe Betriebspannung. Preiswertes Natrium als Ersatz für das teure Lithium in den Batterien würde die Kosten bereits massiv senken. Chinesische und japanische Wissenschaftler berichten nun in der Zeitschrift Angewandte Chemie über ihre Entwicklung einer Hochleistungs-Batteriezelle mit einer bipolaren Elektrode, die aus einem gemischten Natrium-Übergangsmetalloxid besteht.

Die verblüffende Lösung  ist ein bipolares Material, das gleichzeitig als Anode und Kathode in einer vollständig symmetrischen Natriumzelle dient. Dieses bipolare Elektrodenmaterial ist ein gemischtes Titanoxid mit dem Namen P2-NNCT für "P2-Phase von Na0.66Ni0.17Co0.17Ti0.66O2". Die Ziffern geben die unterschiedlichen Anteile der Elemente Natrium, Nickel, Cobalt und Titan an. Während das Natriumion in der Struktur die bewegliche Ladung repräsentiert, dienen die Zentren Nickel und Cobalt als negative Elektrode, und das Titanoxid ist die positive Elektrode. Am wichtigsten für die genannten Sicherheits- und Leistungsaspekte ist jedoch die starre Schichtstruktur des Materials. Wie eingeklammert befinden sich die Natriumionen zwischen den Übergangsmetalloxidschichten, aber beim Lade- und Entladevorgang können sie ohne Volumenänderung entlang der Schichten frei wandern.

Als Batteriezelle angeordnet, besitzt das neue Material die bislang am höchsten gemessene durchschnittliche Betriebsspannung von 3.1 V in symmetrischen Natriumzellen und die längste Lebensdauer mit 1000 Zyklen von sämtlichen Natriumzellen. Dies alles spricht in der Tat für eine bedeutende Weiterentwicklung der Batterietechnik.

Quelle: chemie.de


15.09.2015
KK