Weltweit wird an Alternativen zum Lithium-Ionen-Akku geforscht. Die Festkörper-Batterie gilt bereits heute als gesetzter Nachfolger. Aber auch andere Batterietypen, wie beispielsweise die Zink-Luft-Batterie könnten eine Alternative sein: leistungsstark, umweltfreundlich, sicher und gleichzeitig kostengünstig. Wäre da nicht die Sache mit der hohen chemischen Instabilität. Ein Forscherteam um Wissenschaftler Dr. Wei Sun vom MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster habe nun eine neuartige Batteriechemie für die Zink-Luft-Batterie entwickelt, die ihre bisherigen technischen Schwächen überwindet.
Damit soll es möglich sein die parasitäre Reaktionen hervorgerufen durch den alkalischen Elektrolyten, welche zu elektrochemisch irreversiblen Schäden, in den Griff zu bekommen. Die detaillierten Ergebnisse des internationalen Forschungsprojekts, an dem außerdem Forschende der Fudan Universität in Shanghai, der Universität für Wissenschaft und Technik in Wuhan, der Universität Maryland sowie dem US Army Research Laboratory beteiligt waren, hat das Wissenschaftsteam in dem Fachmagazin „Science“ veröffentlicht.
Dr. Wei Sun gibt unter anderem zu verstehen, dass man entscheidende Parameter der Zink-Luft-Batterie optimiert habe: „Unser innovativer, nicht-alkalischer Elektrolyt bringt eine bisher unbekannte reversible Zink-Peroxid (ZnO2)/O2-Chemie für die Zink-Luft-Batterie mit sich“, so der Leiter des Forscherteams. 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, wie dem Fachmagazin „Science“ zu entnehmen ist.
Des Weiteren wird aus dem dortigen Artikel ersichtlich, dass die Forscherinnen und Forscher mithilfe elektrochemischer, analytischer Techniken und Multiskalensimulationen den Einfluss der ZnO2/O2-Batteriechemie und die Rolle des hydrophoben Trifluormethansulfonat-Anions systematisch untersucht haben. 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“, so der Forschungsleiter abschließend.
Der israelische Batterieexperten Phinergy ist ebenfalls spezialisiert auf Aluminium-Luft- und Zink-Luft-Batteriesysteme, die ein großes Anwendungspotential für Elektromobilität und stationäre Anwendungen haben. Derzeit arbeite man mit dem indische Mineralöl-Unternehmen IndianOil an der Fortentwicklung der Technologie. Wobei dies unabhängig von den eingangs aufgeführten Aktivitäten der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster geschieht.
Quelle: WWU Münster – Innovative Batteriechemie revolutioniert Zink-Luft-Batterie
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