Natrium-Ionen-Akkus gelten als Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien, weil Natrium in großen Mengen verfügbar und günstig ist. Für hohe Energiedichten brauchen die Kathoden zusätzliche Kapazität, die geschichtete Oxidkathoden aus der Redoxreaktion des Gittersauerstoffs gewinnen. Neben den Metallionen nimmt dabei auch der Sauerstoff im Kristallgitter selbst an der Ladungsspeicherung teil. Diese Reaktion verläuft jedoch selten vollständig reversibel: Beim tiefen Laden können Sauerstoffverluste und …

Der japanische Konzern Asahi Kasei hat ein Verfahren entwickelt, das Lithiumkarbonat als zusätzliche Lithiumquelle in Batterien mit Silizium-Anoden nutzt. Die neue Vordotierungstechnologie soll den typischen Kapazitätsverlust beim ersten Ladezyklus ausgleichen und die Energiedichte von Lithium-Ionen-Zellen spürbar steigern, ohne die Kosten der Zellproduktion zu erhöhen. Das Problem mit Silizium-Anoden Silizium speichert deutlich mehr Lithium als das bislang übliche Graphit und gilt …

Forscher:innen der Fudan-Universität und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben eine fließfähige Zink-Batterie entwickelt, die eine zentrale Schwachstelle bisheriger Zink-Flussbatterien überwindet. Statt einer starren Zink-Elektrode nutzt das System eine zirkulierende Suspension aus Zink-Nanopartikeln, die kontinuierlich zwischen Tank und Zelle fließt. In Labortests lief eine symmetrische Testzelle 5.128 Stunden lang ununterbrochen, bei einer Coulomb-Effizienz von 99,94 Prozent. Langzeitspeicher gelten als eine …

Lithium-Ionen-Akkus stecken in Smartphones, Elektroautos, Stromspeichern und Kopfhörern. Ihre Kathoden, der Pluspol der Zelle, kosten in der Herstellung viel und hängen von Rohstoffen ab, die nur wenige Länder liefern. Die Demokratische Republik Kongo fördert etwa 70 Prozent des weltweiten Kobalts. Mit der wachsenden Zahl ausgemusterter Elektroauto-Batterien wächst auch der Druck, diese Rohstoffe zurückzugewinnen statt sie auf Deponien zu verlieren. Forscher:innen …

Wässrige Zinkbatterien gelten seit Jahren als vielversprechende Alternative zur Lithium-Ionen-Technologie: Sie nutzen wasserbasierte Elektrolyte, sind schwer entflammbar, kostengünstiger herzustellen und weniger umweltschädlich. Doch ein hartnäckiges Problem bremst ihre Marktreife. Beim wiederholten Laden und Entladen bilden sich an der Zinkanode ungleichmäßige Kristallstrukturen, sogenannte Dendrite, und Nebenreaktionen mit dem Wasser zersetzen die Elektrode. Eine Forschungsgruppe der Sungkyunkwan University (SKKU) in Südkorea hat …

Feststoffbatterien gelten seit Jahren als der nächste große Sprung in der Elektromobilität. Doch während vollständig feststoffbasierte Zellen weiterhin auf ihren Serieneinsatz warten, drängt eine Zwischenlösung auf den Markt: die Semi-Feststoffbatterie. In China sind die ersten Fahrzeuge damit bereits im Verkauf. Zwei Welten in einer Zelle Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien nutzen flüssige Elektrolyte, um Ionen zwischen den Elektroden zu transportieren. Diese Flüssigkeiten sind …

Lithium dominiert den Batteriemarkt, doch Forscher:innen weltweit suchen nach günstigeren Alternativen. Natrium bietet sich an: Das Element ist reichlich verfügbar, unterliegt keinen kritischen Lieferkettenproblemen und lässt sich mit ähnlichen Fertigungsverfahren verarbeiten. Ein chinesisches Forschungsteam hat nun einen Elektrolyten für Natrium-Metall-Akkus entwickelt, der zwei lange offene Probleme gleichzeitig löst: langsames Laden und instabile Elektroden-Grenzflächen. Doppelter Mechanismus im Elektrolyten Das Team der …

Forscher:innen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben eine Lithium-Metall-Festkörperbatterie entwickelt, die gleichzeitig zwei Kernprobleme der Batterietechnologie löst: extrem schnelles Laden und hohe Energiedichte. Die Ergebnisse, die am 21. Mai im Journal of the American Chemical Society erschienen sind, stammen aus dem Institut für Metallforschung in Shenyang und könnten die Entwicklung praxistauglicher Elektrofahrzeugbatterien der nächsten Generation entscheidend voranbringen. Der Knackpunkt: Polymer …

Akkus, die in Brand geraten, gehören zu den gefährlichsten Szenarien moderner Energietechnik. Forscher:innen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben nun einen Natriumionen-Akku entwickelt, der sich bei drohender Überhitzung von innen heraus selbst schützt. Und das ohne externe Sensorik, ohne Kühlpumpen, allein durch seine eigene Chemie. Ein Phänomen, das sich selbst beschleunigt Das Kernproblem herkömmlicher Lithiumionen-Batterien ist der sogenannte thermische Durchbruch. …

Moderne Lithium-Ionen-Batterien gelten als zentrale Technik für mobile Geräte, Elektroautos und stationäre Energiespeicher. Trotzdem bleibt ein altes Problem hartnäckig bestehen: Im Inneren der Zellen können winzige metallische Auswüchse entstehen, sogenannte Dendriten. Diese mikroskopisch kleinen Strukturen wachsen beim Laden an der negativen Elektrode und können die Lebensdauer einer Batterie verkürzen oder im schlimmsten Fall einen Kurzschluss auslösen. Neue Untersuchungen zeigen nun …