Testzellen für die elektrochemische Untersuchung von Lithium-Ionen-Batterien.
TU Graz/ICTM
Batterieforscher der Technischen Universität (TU) Graz haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der schottischen St. Andrews University zur Ausreifung der Lithium-Luft-Batterien beigetragen. Sie verwendeten für die Elektrode Titancarbid statt Kohlenstoff und konnten damit die Leitfähigkeit und die Stabilität entscheidend verbessern. Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurde in dem Fachjournal "Nature Materials" publiziert.
Im Rahmen eines Auslandsaufenthaltes in St. Andrews hat sich Stefan Freunberger, Mitarbeiter vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz, mit schottischen Kollegen mit der Leitfähigkeit von Elektroden in Lithium-Luft-Batterien befasst. Üblicherweise wird dafür Kohlenstoff in Form von Ruß verwendet. In der Lithium-Luft-Batterie heißt der Reaktionspartner Sauerstoff, und dieser greift die Kohlenstoffoberfläche an - frühzeitige Nebenreaktionen, die die Wiederaufladbarkeit verringern, sind die Folge. Die Forscher haben daher erstmals titancarbidbasierte Elektroden untersucht und wurden positiv überrascht: Das Titancarbid sorgt für eine saubere Zellreaktion und erhöht damit die Energieeffizienz und die Lebensdauer der Batterie. "Die Batterie kann so bei höherer Belastung betrieben werden und es gibt weniger Verlustleistung, das heißt, sie erwärmt nicht so stark", erläutert Stefan Freunberger. Als nächsten Schritt wollen die Grazer Batterieforscher die Porosität der Titancarbidstruktur mittels eines neuen Syntheseweges erhöhen und so die Energiekapazität der Lithium-Luft-Batterietechnik weiter steigern.
Die Originalpublikation (Muhammed M. Ottakam Thotiyl, Stefan A. Freunberger, Zhangquan Peng, Yuhui Chen, Zheng Liu & Peter G. Bruce: A stable cathode for the aprotic Li–O2 battery. Nature Materials, November 2013, Volume 12. Page 1050. 2013) kann in Nature Materials nachgelesen werden.