Natrium, das billig und reichlich vorhanden ist, ist ein Kandidat für eine neue Batterietechnologie. Die begrenzte Leistung von Natrium-Ionen-Batterien hat jedoch ihre Anwendung bisher behindert. Jetzt vermeldet das Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) einen Durchbruch in der Forschung.

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Ein Forschungsteam des Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) hat eine Natrium-Ionen-Batterie entwickelt, die in Labortests eine deutlich längere Lebensdauer aufweist als bisherige Natrium-Ionen-Batterien. «Wir haben im Prinzip gezeigt, dass Natrium-Ionen-Batterien das Potenzial haben, eine langlebige und umweltfreundliche Batterietechnologie zu sein», wird Jiguang (Jason) Zhang, Leiter des PNNL-Forschungsteams, in einer Mitteilung des PNNL zitiert.

Dabei ist es den Forschenden mit einer Veränderung der Inhaltsstoffe, aus denen der flüssige Kern der Batterie besteht, gelungen, die Leistungsprobleme von Batterien auf Natriumbasis zu beheben. Die in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlichten Ergebnisse liefern ein vielversprechendes Rezept für eine Batterie, die eines Tages Elektrofahrzeuge antreiben und Energie aus der Sonne speichern könnte.

Das richtige Salz für den bei Natrium-Ionen-Akku

In Batterien hält der durch das Auflösen von Salzen in Lösungsmitteln entstehende Elektrolyt die Energie am Fliessen. Dabei entstehen geladene Ionen, die zwischen den positiven und negativen Elektroden fliessen. Das Problem dabei: Mit der Zeit werden die elektrochemischen Reaktionen, die den Energiefluss aufrechterhalten, träge. Die Folge: Die Batterie kann sich nicht mehr aufladen, wobei dieser Prozess bei den derzeitigen Natrium-Ionen-Batterietechnologien viel schneller als bei ähnlichen Lithium-Ionen-Batterien abläuft.

Das PNNL-Team nahm sich nun dieses Problems an, indem es die flüssige Lösung und die Art des durch sie zirkulierenden Salzes austauschte und so eine völlig neue Elektrolytrezeptur entwickelte. In Labortests erwies sich das neue Design als langlebig und behielt nach 300 Zyklen bei 4,2 V rund 90 Prozent seiner Zellkapazität – mehr als bei den meisten Natrium-Ionen-Batterien, über die bisher berichtet wurde.

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