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Neue Batteriechemie macht Zink-Luft-Batterie zu Speichertechnologie der Zukunft – pv magazine Deutschland

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Forscher der Universität Münster haben eine Zink-Luft-Batterien mit nicht-alkalischen, wässrigen Elektrolysen versehen. Damit könnten die bisherigen Schwächen dieser neuartigen Batterietechnologie überwunden werden.

Weltweit sind Wissenschaftler auf der Suche nach Post-Lithium-Speichertechnologien. Eine Option ist dabei die Zink-Luft-Batterie. Bisherige Systeme kämpften jedoch mit einer hohen chemischen Instabilität, die im Endeffekt zu elektrochemisch irreversiblen Schäden führten. Dieses Problem wollen die Forscher um Wei Sun vom MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster nun mit dem Einsatz einer innovativen Batteriechemie gelöst haben. Mit nicht-alkalischen, wässrigen Elektrolyten wollen sie die technischen Schwächen der herkömmlichen Zink-Luft-Batterien überwinden. Ihre Ergebnisse ihrer Forschungen, an denen auch die Fudan Universität in Shanghai, die Universität für Wissenschaft und Technik in Wuhan, die Universität Maryland sowie das US Army Research Laboratory beteiligt waren, haben sie im Fachmagazine „Science“ veröffentlicht.

Das internationale Forscherteam sieht damit einen entscheidenden Parameter der Zink-Luft-Batterie optimiert. „Unser innovativer, nicht-alkalischer Elektrolyt bringt eine bisher unbekannte reversible Zink-Peroxid (ZnO2)/O2-Chemie für die Zink-Luft-Batterie mit sich“, erklärte Sun. Die bisher genutzten Elektrolyten seien stark alkalisch gewesen. Die neue Batteriechemie basiere auf auf dem Salz des Zink-Trifluormethansulfonats. Dies habe mehrere Vorteile, so Sun weiter. Durch eine höhere chemische Stabilität und elektrochemische Reversibilität werde die Zink-Anode effizienter genutzt. Die Zink-Luft-Batterien könnten somit 320 Zyklen und 1600 Stunden in der Umgebung stabil betrieben werden.

Der Einfluss der ZnO2/O2-Batteriechemie und die Rolle des hydrophoben Trifluormethansulfonat-Anions sei mithilfe elektrochemischer, analytischer Techniken und Multiskalensimulationen systematisch untersucht worden. Mit der dabei festgestellten erhöhten Energiedichte könnte die Zink-Luft-Batterien nun auch mit den derzeit dominierenden Lithium-Ionen-Speichern konkurrieren. „Vor ihrer praktischen Anwendung bedarf diese Technologie jedoch noch weiterer, intensiver Forschung und Optimierung“, schränkte Sun ein.