Neues Anoden-Design für Na-Ion-Batterien

Forscher haben ein neues Design für die Anode von Natrium-Ionen-Batterien entwickelt. Es soll Effizienz und Speicherkapazität deutlich erhöhen.

Forscher der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) haben das Kern-Schale-Design für Anoden von Natrium-Ionen-Batterien vorgestellt. Dieses soll den Verlust an Speicherkapazität beim ersten Laden verhindern, der noch während der Herstellung der Batterie entsteht. Bei einer chemischen Reaktion zwischen der Anode und dem Elektrolyten zersetzen sich Elektrolyt-Moleküle an der Anode aus hartem Kohlenstoff. Sie dringen in dessen Poren ein und besetzen "Leerstellen", die eigentlich für die Speicherung von Natrium-Ionen vorgesehen sind. Erst wenn sich ein stabiler Schutzfilm auf der Anode gebildet hat, kommt dieser Prozess zum Stillstand.

Die Forschenden entwickelten im Rahmen der Projekte "DialySorb" und "NMR-Batt" ein Verfahren, bei dem sie einen porösen Kohlenstoff als Speichermaterial im Kern der Anode mit einer hauchdünnen Schicht umhüllen. Dies wirkt wie ein Filter und hält die störende Elektrolyt-Moleküle fern, während die erwünschten Natrium-Ionen passieren können. So bleibt die Speicherkapazität der Anode erhalten. Laut der Forscher erreichen die in der Studie entwickelten Materialien eine Anfangseffizienz von 82 %, die ohne Beschichtung bei 18 % läge. Das günstige und umweltfreundliche Material basiert auf Aktivkohle. Die Ergebnisse wurden im Fachblatt "Angewandte Chemie" vorgestellt. Die Weiterentwicklung des Anodenmaterials soll im Berlin Battery Lab (BBL) erfolgen, einer Kooperation von BAM, dem Helmholtz-Zentrum Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin.