Natriumionenbatterieforschung zeigt vielversprechende Ergebnisse

2019-09-12 18:07:47

Lithium ist relativ selten und für die Verwendung in Batterien ziemlich schwierig zu verarbeiten. Natrium ist reichlich vorhanden und leicht zu verarbeiten. Es gibt chemische Ähnlichkeiten zwischen den beiden Elementen, die darauf hindeuten, dass Natriumionenbatterien eine kostengünstige und umweltfreundliche Alternative zu Lithiumionenbatterien darstellen könnten.

Es gibt nur ein Problem. Natriumionenbatterien funktionieren noch nicht so gut oder so lange wie ihre Lithium-Ionen-Cousins. Dies kann sich jedoch ändern, wenn die Forschung an Natriumionenbatterien fortgesetzt wird. Professor Jong Min Yuk und ein Team von Wissenschaftlern des Korea Advanced Institute of Science and Technology berichten, dass sie durch Experimente mit Kupfersulfidelektroden erhebliche Fortschritte bei der Herstellung leistungsstarker Natriumionenbatterien erzielt haben. Ihre Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift Advanced Science veröffentlicht.

Die Forscher stellten eine neue Strategie zur Verbesserung der Zyklisierbarkeit von Natriumionenbatterien unter Verwendung von Kupfersulfid als Elektrodenmaterial vor. Diese Strategie hat zu Hochleistungsumwandlungsreaktionen geführt und wird voraussichtlich die Kommerzialisierung von Natriumionenbatterien vorantreiben, da diese als Alternative zu Lithiumionenbatterien auftreten.

Die Forschung bestätigte, dass Kupfersulfid ein überlegenes Elektrodenmaterial ist, das pulverisierungstolerant ist und eine Kapazitätswiederherstellung induziert. Wenn Sie sie verwenden, sollten Natriumionenbatterien eine Lebensdauer von 5 Jahren oder mehr haben, wenn sie einmal täglich aufgeladen werden.

Viele herkömmliche Batteriematerialien wie Graphit, die üblicherweise in Lithiumionenbatterien verwendet werden, erfahren normalerweise starke Kapazitätsverschlechterungen aufgrund völlig unterschiedlicher Kristallstrukturen und großer Volumenexpansion vor und nach den Reaktionen, so ein Bericht von Science Daily. Kupfersulfide erfuhren jedoch eine allmähliche kristallographische Veränderung, um die halbkohärenten Grenzflächen herzustellen, was schließlich die Pulverisierung von Partikeln verhinderte. Basierend auf diesem einzigartigen Mechanismus bestätigte das Team, dass Kupfersulfid unabhängig von seiner Größe und Morphologie eine hohe Kapazität und hohe Zyklenstabilität aufweist als andere Elektrodenmaterialien.

Professor Yuk sagt: "Natriumionenbatterien mit Kupfersulfid können Natriumionenbatterien vorantreiben, was zur Entwicklung kostengünstiger Energiespeichersysteme beitragen und das Problem des Mikrostaubes angehen könnte."

Es werden in Kürze keine Natriumionen-Batteriezellen für Ihr Elektrofahrzeug mehr verfügbar sein. Laufende Forschungen bedeuten jedoch, dass sie in Zukunft Teil des Energiespeicherbildes sein könnten. Lithium-Ionen-Batterien basieren auf Lithium und Kobalt, die aufgrund ihrer Toxizität schwer zu recyceln sind. Abgesehen von Preisvorteilen hätten Natriumionenbatterien nicht die gleichen toxischen Bedenken. Darüber hinaus wird Kobalt hauptsächlich aus der Demokratischen Republik Kongo gewonnen, wo seine Gewinnung aufgrund der Wahrscheinlichkeit, dass Kinderarbeiter beteiligt sind, ernsthafte Bedenken aufwirft.

Natriumionenbatterien befinden sich heute in etwa auf dem gleichen Entwicklungsstadium wie Lithiumionenbatterien vor einem Jahrzehnt. Die Welt wird alle Batteriespeicher benötigen, die sie finden kann, um zu einer CO2-freien Wirtschaft überzugehen. Wenn Natriumionenbatterien diesen Übergang vorantreiben können, ist dies eine gute Nachricht für den Planeten.