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Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie

Neue Batteriechemie für stabile Zink-Luft-Batterie entwickelt

07. Januar 2021, 15:00 Uhr   |  Stefanie Eckardt

Neue Batteriechemie für stabile Zink-Luft-Batterie entwickelt
© Judith Kraft (WWU MEET)

Das Meet-Batterieforschungszentrums der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster arbeitet an der Weiterentwicklung von Zink-Luft-Batterien.

Die Zink-Luft-Batterie gilt als attraktive Energiespeichertechnologie der Zukunft, sie ist allerdings chemisch instablil. Die Westfälische Wilhelms-Universität Münster hat zusammen mit Partnern eine Batteriechemie für die Zink-Luft-Batterie entwickelt, die die technischen Schwächen überwindet.

Mit einem nicht-alkalischen, wässrigen Elektrolyten hat ein Forschungsprojekt, an dem das Meet Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, die Fudan Universität in Shanghai, die Universität für Wissenschaft und Technik in Wuhan, die Universität Maryland sowie das US Army Research Laboratory beteiligt waren, eine neuartige Batteriechemie für die Zink-Luft-Batterie entwickelt, die ihre bisherigen technischen Schwächen ausmerzt.

»Unser innovativer, nicht-alkalischer Elektrolyt bringt eine bisher unbekannte reversible Zink-Peroxid (ZnO2)/O2-Chemie für die Zink-Luft-Batterie mit sich«, erläutert Dr. Wei Sun vom Meet Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Im Vergleich zu den konventionellen, stark alkalischen Elektrolyten hat der auf dem Salz des Zink-Trifluormethansulfonats basierende wässrige Elektrolyt mehrere entscheidende Vorteile: Durch eine höhere chemische Stabilität und elektrochemische Reversibilität wird die Zink-Anode effizienter genutzt. Dadurch können die Zink-Luft-Batterien 320 Zyklen und 1.600 Stunden in der Umgebung stabil betrieben werden.

Der Einfluss der ZnO2/O2-Batteriechemie und die Rolle des hydrophoben Trifluormethansulfonat-Anions wurde mithilfe elektrochemischer, analytischer Techniken und Multiskalensimulationen systematisch untersucht. Die dabei identifizierte erhöhte Energiedichte hat nun das Potenzial, mit der derzeit marktbeherrschenden Lithium-Ionen-Batterie zu konkurrieren. »Aufgrund ihrer Vorteile wie Umweltfreundlichkeit, hoher Sicherheit und niedriger Kosten stellt die Zink-Luft-Batterie eine potenzielle alternative Batterietechnologie dar«, betont Wei Sun. »Vor ihrer praktischen Anwendung bedarf diese Technologie jedoch noch weiterer, intensiver Forschung und Optimierung.«

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