Neues roter Faden zu Händen Lithium-Luft-Batterien

Lithium-Luft-Batterien, wiewohl prestigevoll wie Lithium-Sauerstoffgas-Batterien, sind Kandidaten zu Händen die nächste Generation von Hochenergie-Stromspeichern. Ihre theoretische Energiespeicherkapazität ist zehnmal so hoch wie die herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien gleichen Gewichts, freilich sie sind noch nicht chemisch stabil genug, um eine zuverlässige Problemlösung zu offenstehen.

Nun testet ein neu gestartetes Verbundforschungsprojekt, an dem ein Team jener Universität Oldenburg, Deutschland, unter jener Pipeline des Chemikers Professor Dr. Gunther Wittstock beteiligt ist, ein neues roter Faden zur Verlängerung jener Nutzungsdauer dieser Batteriezellen.

Dies Projekt mit dem Titel „Weitere Materialien und Komponenten zu Händen aprotische Lithium-Sauerstoffgas-Batterien: Chemie und Stabilität inaktiver Komponenten – AMaLiS 2.0“ wird von IOLITEC Ionic Liquids Technologies, einem Unternehmen mit Sitz in Heilbronn, Deutschland, geleitet. Beteiligt sind wiewohl dies Batterieforschungszentrum MEET (Elektrochemische Energietechnik Münster) jener Universität Münster und dies Fraunhofer-Institut zu Händen Produktionstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen.

Dies Projekt wird übrig verdongeln Zeitraum von drei Jahren vom Bundesministerium zu Händen Entstehung und Wissenschaft mit rund 1,1 Mio. Euro gefördert.

Lithium-Luft-Batterien gehen im Grunde wie herkömmliche Batterietypen, jedoch wird nebst diesem Batterietyp die Reaktion von Lithium-Ionen mit Luftsauerstoff an jener positiven Elektrode zur Stromproduktion genutzt. Welcher große Vorteil: Lithium-Luft-Batterien können weitestgehend so viel Kraft pro Kilogramm speichern wie fossile Brennstoffe. Damit nach sich ziehen sie eine ähnliche spezifische Kraft wie heutige Batterien, wiegen freilich klar weniger, welches sie sowohl zu Händen den Pfand in Elektroautos wie wiewohl in stationären Energiespeichern gefragt macht.

„Solange bis dorthin sind gewiss noch wenige technische Probleme zu losmachen“, betont Wittstock. Eine dieser Herausforderungen ist jener Not an Elektrolyten, die sowohl an jener positiven wie wiewohl an jener negativen Elektrode chemisch stabil sind. Ebendiese leitfähigen Flüssigkeiten oder Feststoffe Ergehen sich im Einsatzgebiet zwischen den beiden Elektroden.

Sauerstoffgas aus jener Luft wird in Lithium-Luft-Batterien reduziert
In Lithium-Luft-Batterien besteht eine jener Elektroden aus metallischem Lithium, während die andere – Gasdiffusionselektrode genannt – aus einem porösen porösen Netzwerk und leitendem Werkstoff besteht, in dem Sauerstoffgas (O2) aus jener Luft in einer Oxidations-Reduktions-Reaktion reduziert wird .

Beim Freisprechen jener Batterie wandern positiv geladene Lithium-Ionen übrig den Elektrolyten von einer Elektrode zur Gasdiffusionselektrode, wo sie sich mit Sauerstoffgas und Elektronen aus einem externen Stromkreis zu Lithiumoxid verbinden.

Indem wird elektrischer Strom erzeugt, jener zur Energieversorgung elektrischer Geräte genutzt werden kann. Beim Laden trennen sich Lithium und Sauerstoffgas wieder und die Ionen und Elektronen wandern in die entgegengesetzte Richtung.

Um die Stabilität jener Lithium-Luft-Batterie zu steigern, will dies Projektteam eine Schwingkörper planen, die die positive Elektrode von jener negativen Elektrode trennt und so die Verwendung unterschiedlicher Elektrolyte gen beiden Seiten ermöglicht. „Dies würde die Möglichkeiten zu Händen Elektrolyte klar erweitern“, sagt IOLITEC-Projektkoordinator Dr. Thomas Schubert. Die Wissenschaftler wollen verdongeln Separator testen, jener bilateral mit einer speziellen Beschichtung versehen ist, die sowohl die Lithiumelektrode wie wiewohl die Gasdiffusionselektrode schützt.

Dies Oldenburger Team um Wittstock untersucht mit verschiedenen Methoden, darunter Oberflächenspektroskopie und Rasterelektrochemische Mikroskopie (SECM), die Prozesse an den Oberflächen von Separator und Elektroden. IOLITEC entwickelt die Trennschicht verbinden mit einem Team des Batterieforschungszentrums MEET jener Universität Münster unter jener Pipeline von Verena Kupers. „Wir testen unterschiedliche Beschichtungen, die speziell gen die Herausforderungen des jeweiligen Elektrodentyps konzertiert sind“, erklärt Kupers.

Dies MEET-Team führt wiewohl Testmessungen durch. Am Fraunhofer IFAM entwickelt ein Team um Dr. Daniela Fenske eine neuartige Gasdiffusionselektrode aus nanostrukturiertem Titancarbid.

„Es wird mit einer speziellen Schwingkörper kombiniert, die verhindert, dass parasitäre Luftbestandteile wie Kohlendioxid oder Wasserdampf in die Zelle gelangen“, erklärt Fenske. Dies Endziel jener Forscher ist die Erschaffung eines Prototyps, jener beweist, dass ein stabiles, wiederaufladbares System erreichbar ist. Zu diesem Zweck ist jener Schwedische Gardinen einer Flachzelle mit einer Grundfläche von 25 Quadratzentimetern geplant.

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