Neuer Elektrolyt ermöglicht Bau von Magnesium-Schwefel-Batterien.
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Im Elektrolyt liegt das Geheimnis einer Batteriezelle. Deren Speicherdichte wollen Forscher nun mit Magnesium steigern. Ein spezielles Elektrolyt erlaubt den Bau von Magnesium-Schwefel-Batteriezellen mit außerordentlichen Fähigkeiten.
„Mit der ersten Generation von Elektro- und Plug-in-Hybridfahrzeugen ist nun offensichtlich, auf welche Batteriezellhersteller die Automobilindustrie setzt. Es sind vornehmlich die japanischen und koreanischen Lieferanten“, erklärt Springer-Autor Markus Schöttle. In seinem Vorwort „Energiespeicher von der Zelle zum System“, welches er zur Titelstrecke der ATZelektronik verfasst hat, nennt er klar die Defizite der deutschen Batteriebranche. Und er nennt auch die Stärken. Die liegen seiner Ansicht in der Forschung. Das dem so ist, hat soeben eine Forschergruppe am Helmholtz-Institut Ulm (HIU) bewiesen.
Ein Team um Professor Maximilian Fichtner und Dr. Zhirong Zhao-Karger konnte nun erstmals einen neuen aussichtsreichen Elektrolyten vorstellen, der die Entwicklung einer völlig neuen Generation von Batterien ermöglichen könnte. Der neue Elektrolyt zeichnet sich durch eine ganze Reihe von vielversprechenden Eigenschaften aus. So weist er eine bisher unerreichte elektrochemische Stabilität und einen sehr hohen Wirkungsgrad auf. Zusätzlich ist es möglich, den Elektrolyten in verschiedenen Lösungsmitteln und in hohen Konzentrationen zu verwenden. Der Elektrolyt ist chemisch kompatibel mit einer Schwefelkathode.
Batteriezellen auf Basis von Magnesium
Auf Magnesium basierende Batteriezellen gelten derzeit als attraktive Möglichkeit, Lithium in Batterien zu ersetzen. Mit Magnesium lassen sich grundsätzlich höhere Speicherdichten erreichen als mit Lithium. Weitere Vorteile von Magnesium sind, dass es häufig in der Natur vorkommt, ungiftig ist und sich nicht wie Lithium an der Luft zersetzt. Bisher waren die Fortschritte auf diesem Gebiet allerdings gering. Vor allem fehlte es an geeigneten Elektrolyten für das Magnesium, mit denen sich Batterien mit hoher Speicherkapazität und Leistungsdichte bauen lassen.
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Ein weiterer Vorteil ist die ausgesprochen einfache Herstellung des Elektrolyten. „Es werden zwei käufliche Standardchemikalien verwendet, die man in das gewünschte Lösungsmittel gibt und etwas rührt. Diese einfache Mischung kann danach direkt als Elektrolyt in der Batterie verwendet werden. Kürzlich haben wir zudem festgestellt, dass eine Variante dieses Elektrolyten auch stabil an Luft ist. Damit können wir nun auch mit der Entwicklung neuartiger Magnesium-Luft-Batterien beginnen“, berichtet Forschungsgruppenleiter Maximilian Fichtner.