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12.07.2017 | Elektrofahrzeuge | Nachricht | Onlineartikel

Natürliches Molekül steigert Ladegeschwindigkeit von Batterien

Autor:
Patrick Schäfer
1:30 Min. Lesedauer

​​​​​​​Die Ladegeschwindigkeit von Batterien lässt sich deutlich steigern, wenn man Porphyrin in den Elektroden nutzt. Dieses Molekül kommt auch in Chlorophyll, Blut und Vitamin B12 vor.

Forscher des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben ein hochleistungsfähiges Speichermaterial vorgestellt, mit der Lithium-Ionen-Batterien besonders schnell aufgeladen werden können. "Die Speichereigenschaften sind außergewöhnlich, weil das Material eine Speicherkapazität wie ein Batteriematerial besitzt – aber so schnell arbeitet wie ein Superkondensator", so Professor Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm, der die Forschungen zusammen mit Professor Mario Ruben vom Institut für Nanotechnologie des KIT leitet.

Um die Eigenschaft der Lithium-Ionen-Batterie zu verbessern, wurde das organische Molekül Kupferporphyrin mit funktionellen Gruppen versehen, welche beim ersten Beladungsvorgang in der Batteriezelle eine strukturelle und elektrisch leitende Vernetzung des Materials auslösen. Das stabilisiert die Struktur der Elektrode und sorgt für eine sehr schnelle und reversible Einlagerung von Lithium-Ionen. Im Labor waren mehrere tausende Lade- und Entladezyklen möglich.

Noch schnellere Ladevorgänge möglich

Bei einer mittleren Spannung von drei Volt wurden mit diesem Material Speicherkapazitäten von 130 bis 170 Milli-Amperestunden pro Gramm (mAh/g) gemessen. Die Be- und Entladungsdauern lagen bei nur einer Minute. Die Forscher gehen davon aus, dass sich die Speicherkapazität um weitere 100 mAh/g steigern ließe und dieser auch mit dem häufigeren Element Natrium betrieben werden könnte.

Die Verwendung von Speichermaterialien auf Basis natürlicher Rohstoffe wird von der Forschung angestrebt. Viele Materialien, die im Labor die Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, sind teuer, giftig oder umweltschädlich. 

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