Flower Power: Lavendelöl treibt die Batterien der Zukunft an

Einzigartiges Material zur Lösung eines hartnäckigen Problems geschaffen

21.10.2024

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Eine bahnbrechende Natrium-Schwefel-Batterie mit verbesserter Energieleistung und längerer Lebensdauer? Die geheime Zutat dafür wächst in unseren Gärten: Lavendel. Durch die Kombination von Lavendelöl und Schwefel hat das Team von Paolo Giusto am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung ein einzigartiges Material geschaffen, das ein hartnäckiges Problem löst: das sogenannte Polysulfid-Shuttling. Diese Forschung stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung leistungsfähigerer und nachhaltigerer Batterien dar, die in künftigen groß angelegten Energiespeichersystemen eingesetzt werden sollen.

Alessandro Volta hätte sich wohl kaum vorstellen können, wie sehr seine Erfindung – die Batterie – unser Leben verändern würde. Vom seinem ersten Stapel Metallscheiben bis hin zu den handlichen Akkus in unseren mobilen Geräten und den großen Stromnetzen in Fabriken war es ein weiter Weg. Heutzutage suchen Forschende nach Alternativen zu den herkömmlichen Lithiumbatterien, die die Umwelt stark belasten – vom Abbau kritischer Komponenten über die energieintensive Herstellung bis hin zur Entsorgung giftiger Abfälle. Das Team von Dr. Paolo Giusto entwickelt Natrium-Schwefel-Batterien als vielversprechende Alternative. Diese basieren auf leicht verfügbaren Elementen und erfordern weniger gefährliche Chemikalien.

Doch auch diese innovativen, umweltfreundlicheren Batterien sind nicht ohne Herausforderungen. Die größte Hürde ist das Polysulfid-Shuttling: die Bildung von Verbindungen, die den Batteriemechanismus stören. Polysulfide sind unerwünschte Nebenprodukte, die die Batterie verstopfen und, wenn sie sich ausbreiten, zu einem vollständigen Ausfall führen können. Giusto und sein Team gaben ihrem Synthesetopf eine unerwartete, aber entscheidende Zutat hinzu: Lavendelöl.

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Dr. Evgeny Senokos erhitzte eine Mischung aus Linalool (gewonnen aus Lavendelöl) und Schwefel, um ein neues Material zu schaffen, das wie ein Käfig für Schwefel und Polysulfide wirkt. Seine Nanoporen (etwa hunderttausendmal kleiner als ein menschliches Haar) fangen die Polysulfide ein und verhindern so deren unkontrollierte Bewegung. Der Durchfluss der kleineren Natriumionen bleibt jedoch möglich, was einen stetigen Elektronentransfer gewährleistet. „Lavendelöl erwies sich als ideale Ergänzung dank seiner thermischen Vernetzungs- und Kondensationseigenschaften. Einfach gesagt: Steigt die Temperatur in der Batterie, verbinden sich die Kohlenstoffmoleküle stärker, und durch die Verdunstung von Wasser entsteht ein stabiler und dichter Nanokäfig. Diese durchgehende Kohlenstoffschicht hält den Schwefel fest und verhindert, dass er entweicht. So erhalten wir eine langlebigere Batterie mit hoher Energiedichte,“ erklärt Senokos. Bald wird er seine eigene Forschungsgruppe leiten und durch die Suche nach Alternativen zu Lithium einen wichtigen Beitrag zur grünen Energie leisten.

Nach über 1.500 Tests im Labor über drei Monate hinweg behielt die mit Lavendel optimierte Batterie mehr als 80% ihrer ursprünglichen Kapazität.

„Mit einem kreativen Blick auf die Natur finden wir Lösungen für viele Herausforderungen der Energiewende. Ich bin zuversichtlich, dass unseren Ergebnisse bald den Sprung vom Labor in die Praxis gelingt", zeigt sich Giusto optimistisch. Einmal hochskaliert, könnten die neuen Batterien sowohl industrielle Netze mit Strom versorgen, Energie aus erneuerbaren Quellen speichern als auch kritische Infrastrukturen absichern.

"Es ist faszinierend, zukünftige Batterien mit etwas zu gestalten, das in unseren heimischen Gärten wächst ", betont Giusto. Der stechende Schwefelgeruch in seinem Labor weicht dem Duft von Lavendel, der ihn an die Felder seiner Heimat, der italienischen Riviera dei Fiori, erinnert – die Quelle seiner Inspiration für diese Arbeit.

Die Zukunft der grünen Batterien mag noch nicht rosig sein, aber sie ist definitiv lavendelfarben.

https://www.chemie.de/news/1184691/flower-power-lavendeloel-treibt-die-batterien-der-zukunft-an.html