Neue, kostengünstige Batterie mit viermal höherer Kapazität als Lithium

Neue Batterietechnologie hat das Potenzial, die Kosten für die Energiespeicherung erheblich zu senken

09.12.2022 - Australien

Ein internationales Forscherteam hofft, dass eine neue, kostengünstige Batterie, die die vierfache Energiekapazität von Lithium-Ionen-Batterien hat und viel billiger in der Herstellung ist, die Kosten für den Übergang zu einer kohlenstofffreien Wirtschaft erheblich senken wird.

Unter der Leitung von Dr. Shenlong Zhao von der School of Chemical and Biomolecular Engineering der Universität wurde die Batterie unter Verwendung von Natrium-Schwefel - einer Art geschmolzenem Salz, das aus Meerwasser gewonnen werden kann - hergestellt, das in der Produktion viel weniger kostet als Lithium-Ionen-Batterien.

Natrium-Schwefel-Batterien (Na-S) gibt es zwar schon seit mehr als einem halben Jahrhundert, aber sie waren eine minderwertige Alternative, und ihre weit verbreitete Verwendung wurde durch die geringe Energiekapazität und die kurzen Lebenszyklen eingeschränkt.

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Durch ein einfaches Pyrolyseverfahren und Elektroden auf Kohlenstoffbasis zur Verbesserung der Reaktivität von Schwefel und der Reversibilität der Reaktionen zwischen Schwefel und Natrium hat die Batterie der Forscher ihren einst trägen Ruf abgelegt und weist eine sehr hohe Kapazität und eine extrem lange Lebensdauer bei Raumtemperatur auf.

Den Forschern zufolge ist die Na-S-Batterie auch eine energiedichtere und weniger toxische Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien, die zwar häufig in elektronischen Geräten und zur Energiespeicherung eingesetzt werden, aber teuer in der Herstellung und im Recycling sind.

Die Na-S-Batterie von Dr. Zhao wurde speziell entwickelt, um eine leistungsstarke Lösung für große Speichersysteme für erneuerbare Energien, z. B. in Stromnetzen, zu bieten und gleichzeitig die Betriebskosten erheblich zu senken.

Nach Angaben des Clean Energy Council stammten 2021 32,5 Prozent des australischen Stroms aus sauberen Energiequellen, und die Branche ist auf dem Vormarsch. Auch die Energiespeicherung in Haushalten wächst. Einem aktuellen Bericht zufolge wurden 2021 rekordverdächtige 33.000 Batterien installiert.

"Unsere Natriumbatterie hat das Potenzial, die Kosten drastisch zu senken und gleichzeitig eine viermal so hohe Speicherkapazität zu bieten. Dies ist ein bedeutender Durchbruch für die Entwicklung der erneuerbaren Energien, die zwar langfristig die Kosten senken, aber bisher mehrere finanzielle Hürden zu überwinden hatten", sagte der leitende Forscher Dr. Zhao.

"Wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, brauchen wir hochwertige Speicherlösungen, die nicht die Welt kosten und auf lokaler oder regionaler Ebene leicht zugänglich sind.

"Wir hoffen, dass wir durch die Bereitstellung einer Technologie, die die Kosten senkt, schneller einen Horizont für saubere Energie erreichen können. Es versteht sich wahrscheinlich von selbst, aber je schneller wir den Kohlenstoffausstoß reduzieren können, desto besser sind unsere Chancen, die Erwärmung zu begrenzen.

"Speicherlösungen, die mit reichlich vorhandenen Ressourcen wie Natrium - das aus Meerwasser gewonnen werden kann - hergestellt werden, haben auch das Potenzial, eine größere Energiesicherheit zu gewährleisten und es mehr Ländern zu ermöglichen, sich dem Übergang zur Dekarbonisierung anzuschließen.

Die Batterien im Labormaßstab (Cion-Batterien) wurden in der chemisch-technischen Einrichtung der Universität Sydney erfolgreich hergestellt und getestet. Die Forscher planen nun, die kürzlich hergestellten Ah-Niveau-Batterien zu verbessern und zu vermarkten.

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Originalveröffentlichung

Bin-Wei Zhang et al.; Atomically Dispersed Dual-Site Cathode with a Record High Sulfur Mass Loading for High-Performance Room-Temperature Sodium–Sulfur Batteries; Advanced Materials; 2022

https://www.chemie.de/news/1178817/neue-kostenguenstige-batterie-mit-viermal-hoeherer-kapazitaet-als-lithium.html

Originalveröffentlichung

Bin-Wei Zhang et al.; Atomically Dispersed Dual-Site Cathode with a Record High Sulfur Mass Loading for High-Performance Room-Temperature Sodium–Sulfur Batteries; Advanced Materials; 2022

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