Forscher bauen aus Teilen von Superkondensatoren eine neue Art von Natrium-Ionen-Batterie

Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) haben einen vielversprechenden Batteriedurchbruch entdeckt, der die tragbare Stromversorgung revolutionieren könnte. Bei der Arbeit von Professor Jeung Ku Kang und seinem Team geht es um Natrium-Ionen-Batterien, die im Design herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien ähneln und mit denselben industriellen Verfahren hergestellt werden können. In diesen Batterien ersetzen Natriumionen die Lithiumionen in der Kathode, während die Lithiumsalze im Elektrolyten (der Flüssigkeit, die die Ladung zwischen den Batterieelektroden transportiert) durch Natriumsalze ersetzt werden.

Natrium-Ionen-Batterien sind nicht neu, aber sie haben erst in den letzten Jahren begonnen, an Bedeutung zu gewinnen. Im Vergleich zu ihren Lithium-Gegenstücken sind die in Natriumbatterien verwendeten Materialien weitaus häufiger (bis zu 1.000 mehr) und erschwinglich. Sie sind außerdem viel sicherer als Lithium-Ionen-Batterien und können bis auf 0 V entladen werden, wodurch die Möglichkeit eines thermischen Durchgehens aufgrund eines Kurzschlusses ausgeschlossen ist.

Lange Ladezeiten und eine nicht erwünschte Speicherkapazität haben Natrium-Ionen-Batterien jedoch ins Abseits gedrängt, aber das könnte sich bald ändern.

Das KAIST-Team ersetzte herkömmliche Batteriekathodenmaterialien durch solche, die von Superkondensatoren verwendet werden, was zu einer hochenergetischen Hochleistungs-Hybrid-Natriumbatterie führte, die auch schnell aufgeladen werden kann. An der Anode wurden Optimierungen vorgenommen, um die Kapazität zu verbessern, und es wurde auch eine Methode zur Synthese eines optimierten Elektrodenmaterials eingesetzt.

Laut Kang verfügt ihre Lösung über eine Energiedichte, die die von kommerziell erhältlichen Lithium-Ionen-Batterien übertrifft, sowie über die Leistungsdichteeigenschaften eines Kondensators. Als Speichergerät der nächsten Generation wird das Aufladen in Sekunden bis Minuten möglich sein, was es ideal für den Einsatz in allen Arten von elektronischen Geräten machen würde. Es könnte auch für Autohersteller, die Elektrofahrzeuge bauen, von entscheidender Bedeutung sein, da es ihnen ermöglicht, Kosten zu senken und gleichzeitig Fahrzeuge zu liefern, die in nur wenigen Minuten vollständig aufgeladen werden können.

Mit etwas Glück wird die Technologie irgendwann ihren Weg vom Labor in die reale Welt finden.

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in der Zeitschrift Science Direct veröffentlicht .