Spanische Forscher stellen Natrium-Schwefel-Batterie vor

Diese Art von Batterie, bei der Natrium und Schwefel kombiniert werden, ist an sich nicht neu, aber bisher hat sie nur bei Temperaturen von 300 Grad funktioniert. Dem Forscherteam ist es gelungen, die Batterie bei Raumtemperatur zum Laufen zu bringen. Die Batterie hat den offensichtlichen Vorteil, dass sie aus reichlich vorhandenen Materialien besteht und eine längere Lebensdauer als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien (LIB) verspricht.

Wie in der Veröffentlichung beschrieben, bestehen die Hauptkomponenten von Lithium-Schwefel-Batterien (LSBs) aus einer Kathode, die aus einem Schwefelkomposit und einem Schwefel-Wirtsmaterial besteht, das die mobilen Redoxzentren speichert und immobilisiert, einer Anode aus Lithiummetall und einem organischen Elektrolyten. Obwohl LSBs im Vergleich zu LIBs erhebliche Vorteile bieten, haben sie auch Nachteile.

Der Austausch des Lithiums in der Anode durch das reichlicher vorhandene Natrium scheint eine Reihe von Problemen zu lösen, die bisher bei LSB-Batterien aufgetreten sind. Dies hat jedoch den Nachteil, dass das Natriumatom größer ist als das Lithiumatom, wodurch es beim Laden und Entladen der Batterie schwerer zu bewegen ist.

Das Forscherteam löste dieses Problem, indem es der Kathode neben dem Schwefel ein metallorganisches Gerüst (MOF) auf Eisenbasis hinzufügte. Da diese Struktur sehr porös ist und aufgrund der Eigenschaften des Eisenatoms gelang es dem Team, die Batterie in Labortests über mehr als 2.000 Zyklen zu laden und zu entladen.

Der leitende Forscher, Álvaro Caballero, erklärt, dass diese Anzahl von Zyklen „eine Leistung ist, die mit Batterien dieses Typs nur schwer zu erreichen ist“. Er merkt an: „Man geht davon aus, dass eine Lithiumbatterie, die in Telefonen oder Autos verwendet wird, im Durchschnitt alle 3 Tage aufgeladen wird, was mehr als 120 Aufladungen pro Jahr bedeutet“. Den Forschern zufolge ist es ihrem Team gelungen, eine Batterie zu entwickeln, die mehr als 15 Jahre lang funktionieren könnte.

Dennoch müssen noch viele Schritte unternommen werden, und die Forscher versuchen, die Batterie so schnell wie möglich aufzuladen. So soll die Ladedauer von der derzeit benötigten Stunde irgendwann auf zehn Minuten sinken.

Die bahnbrechende Forschungsarbeit wurde von der Gruppe für anorganische Chemie der Universität Córdoba durchgeführt und ist die Grundlage der Doktorarbeit des Forschers Álvaro Bonilla. Die Forschung, die im Journal of Power Sources auf Science Direct veröffentlicht wurde, wurde in Zusammenarbeit mit der Nationalen Universität San Luis (Argentinien) durchgeführt.

Die Forschung ist Teil des Projekts ‚Transition from Lithium to Sodium in Sulphur Batteries: Towards a Technology based on Abundant, economic and Sustainable Elements“, das vom spanischen Ministerium für Wissenschaft und Innovation finanziert wird.

uco.es (Spanisch)

Dieser Artikel von Carrie Hampel ist zuerst in unserer englischsprachigen Ausgabe electrive.com erschienen.