Nanoröhrchen aus Kohlenstoff ermöglichen Batterien mit Rekordkapazitäten

Wissenschaftler des Fraunhofer-Institutes für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden und ihre Partner forschen an neuen Materialien für elektrische Energiespeicher der Zukunft. Sie infiltrieren z.B. einen Rasen aus Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) mit Schwefel und erhalten so äußerst preiswert neue Elektrodenwerkstoffe.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des CNT/Schwefel-Komposits

Elektrische Energiespeicherung ist eine Schlüsseltechnologie der heutigen Zeit. Engpass für die meisten mobilen Anwendungen ist die Energiedichte derzeit erhältlicher Batteriesysteme, die maßgeblich die maximale Nutzungsdauer zwischen zwei Ladezyklen bestimmt. Um deutliche Leistungssteigerungen bestehender Systeme zu erreichen, ist daher Forschung und Entwicklung im Bereich der Elektrodenmaterialien notwendig.

Schwefelkathoden besitzen bemerkenswerte Vorteile gegenüber bisher verwendeten Elektroden: Zum einen lassen sich durch die hohe Kapazität des Schwefels deutlich höhere Energiedichten erreichen. Zum anderen ist Schwefel als Rohstoff preiswert, ungiftig und reichlich vorhanden. Da Schwefel jedoch eine geringe Leitfähigkeit besitzt, muss er in eine leitfähige Matrix eingebracht werden, um möglichst auf der Nanoskala kontaktiert zu werden und damit elektrochemisch nutzbar zu sein.

Wissenschaftler des Fraunhofer IWS in Dresden haben ein nahezu perfektes Material für diese Anwendung entwickelt. Mit einem einfachen Auftragsverfahren lassen sie vertikal ausgerichtete CNT direkt auf Metallsubstraten wie z.B. Aluminium, Nickel, Edelstahl aufwachsen. In diese Struktur kann der Schwefel infiltriert werden. Das Ergebnis sind stabile, kompakte Elektroden, ganz ohne Zusatz von Bindern oder anderen Additiven.

In dem durch das Bundesforschungsministerium geförderten Projekt „AlkaSuSi“ werden diese Materialien für die Anwendung in Lithium-Schwefel-Batterien mit den Partnern Fraunhofer ICT und CAU Kiel weiterentwickelt und untersucht. Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass die neuen Materialien mit bis zu 1300 mAh/g , bezogen auf die Masse des Schwefels, eine äußerst hohe Kapazität besitzen. Mit 900 mAh/g, bezogen auf die Masse des Komposits, übertreffen sie entsprechende Werte von binderhaltigen Elektroden deutlich.

Quelle: http://www.iws.fraunhofer.de/

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Goldständer Tipp: jetzt nur noch die neue Batterie-Technik mit den organischen Solarzellen für Elektromobile verbinden. Und schon schnurren umweltverträgliche Fahrzeuge durch die Straßen! 

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