Elektronenmikroskopische Aufnahme des Komposits der Kathode.
HIU
Eine Forschergruppe am Helmholtz-Institut Ulm (HUI) hat einen Elektrolyten entwickelt, der den Bau von Magnesium-Schwefel-Batteriezellen ermöglicht. Mit Magnesium lassen sich höhere Speicherdichten erreichen als mit Lithium. Den neuen Elektrolyten stellte die Forschungsgruppe in der Zeitschrift "Advanced Energy Materials" vor.
Derzeit gelten auf Magnesium basierende Batteriezellen als interessante Möglichkeit, Lithium in Batterien zu ersetzen. Mit Magnesium lassen sich grundsätzlich höhere Speicherdichten erreichen als mit Lithium, betonen die HUI-Wissenschaftler. Weitere Vorteile von Magnesium seien, dass es häufig in der Natur vorkomme, ungiftig sei und sich nicht wie Lithium an der Luft zersetze. Bisher seien die Fortschritte auf diesem Gebiet allerdings gering gewesen. Vor allem habe es an geeigneten Elektrolyten für das Magnesium gefehlt, mit denen sich Batterien mit hoher Speicherkapazität und Leistungsdichte bauen lassen.
Elektrochemische Stabilität und hoher Wirkungsgrad
Eine Forschungsgruppe um Professor Maximilian Fichtner und Dr. Zhirong Zhao-Karger konnte nun am HIU erstmals einen neuen Elektrolyten vorstellen, der die Entwicklung einer neuen Batteriegeneration ermöglichen könnte. Der neue Elektrolyt zeichnet sich den Wissenschaftlern zufolge durch eine Reihe vielversprechender Eigenschaften aus: So weise er eine bisher unerreichte elektrochemische Stabilität und einen sehr hohen Wirkungsgrad auf. Zusätzlich sei es möglich, den Elektrolyten in verschiedenen Lösungsmitteln und in hohen Konzentrationen zu verwenden. Der Elektrolyt sei mit einer Schwefelkathode chemisch kompatibel.
Einfache Herstellung
Als einen weiteren Vorteil nennen die Forscher die 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.
Die Vorstellung des neuen Elektrolyten kann in "Advanced Energy Materials" (Zhirong Zhao-Karger, Xiangyu Zhao, Di Wang, Thomas Diemant, R. Jürgen Behm, and Maximilian Fichtner: Performance Improvement of Magnesium Sulfur Batteries with Modified Non-Nucleophilic Electrolytes. Advanced Energy Materials. Article first published online: 6 OCT 2014. DOI: 10.1002/aenm.201401155) nachgelesen werden.