Für Natrium-Ionen-Batterien Der Apfel als Aktivmaterial

Äpfel bilden die Grundlage für das neue kohlenstoffbasierte Material für Natrium-Ionen-Batterien.
Äpfel bilden die Grundlage für das neue kohlenstoffbasierte Material für Natrium-Ionen-Batterien.

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie haben es sich zum Ziel gesetzt, die Kosten zukünftiger Energiespeicher zu senken. Ein großer Kostenfaktor sind die verwendeten Materialien. Fündig für ein günstiges, kohlenstoffbasiertes Aktivmaterial wurden die Forscher nun sozusagen auf dem Komposthaufen.

Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Ulm des Karlsruher Instituts für Technologie forschen an neuen Materialien für Natrium-Ionen-Batterien. Diese Energiespeicher gelten als leistungsstärker als Nickel-Metallhydrid- oder Blei-Säure-Akkus und stellen eine Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien im Bereich der stationären Energiespeicher im Zuge der Energiewende dar. Den Forschern um Prof. Stefano Passerini und Dr. Daniel Buchholz ist nun ein weiterer Schritt in der Entwicklung von Aktivmaterialien für Natrium-basierte Energiespeicher gelungen.

Die Elektrode vom Komposthaufen

Die Wissenschaftler entwickelten für die negative Elektrode ein kohlenstoffbasiertes Material, welches aus Apfel-Abfällen gewonnen werden kann. Dieses Material weist laut den Forschern exzellente elektrochemische Eigenschaften auf. Bisher konnten über 1000 Lade- und Entladezyklen mit hoher Zyklenstabilität und Kapazität demonstriert werden.

Auch für die positive Elektrode entwickelten die Wissenschaftler ein neues Material, welches aus unterschiedlichen Schichten von Natriumoxiden besteht. Das Element Kobalt, das heute in zahlreichen Energiespeichern Bestandteil im Aktivmaterial von Li-Ionen-Batterien ist, wird nicht verwendet. Das neue Aktivmaterial, in dem die eigentliche elektrochemische Speicherung von Energie stattfindet, erreicht im Labor ohne Kobalt über Hunderte Zyklen die gleichen Leistungsdaten in Bezug auf Wirkungsgrad, Zyklenstabilität, Kapazität sowie Spannung.

Die Ergebnisse zu ihren Entdeckungen veröffentlichten die Forscher in den beiden Fachmagazinen ChemElectroChem (Titel: Apple Biowaste-Derived Hard Carbon as a Powerful Anode Material for Na-Ion Batteries) und Advanced Energy Materials (Titel: ayered Na-Ion Cathodes with Outstanding Performance Resulting from the Synergetic Effect of Mixed P- and O-type Phases).

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