Gel-Beschichtung verbessert Eigenschaften von Lithium-Schwefel-Batterien

23. März 2017, 09:44 Uhr
Links das neue Coating auf einem Objektträger, rechts eine mit dem Gel beschichtete Elektrode (Fotos: Yale University).
Links das neue Coating auf einem Objektträger, rechts eine mit dem Gel beschichtete Elektrode (Fotos: Yale University).
Forscher der Yale University haben ein extrem dünnes Coating entwickelt, das sehr bald Lebensdauer und Wirkungsgrad von Lithium-Schwefel-Batterien verbessern könnte. Das neue Material ist ein Dendrimere-Graphenoxyd-Film, der auf jeder Schwefelkathode angebracht werden kann.

Laut der Forscher zeigten sich Schwefelkathoden, die mit diesem Film beschichtet waren, in mehr als 1000 Lade/Entladezyklen stabil, was Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Batterie natürlich beträchtlich erhöht bzw. verlängert. Das Coating ist dabei so dünn, dass Abmessungen und Gewicht der Batterie (und damit die Energie- und Leistungsdichte) nicht beeinflusst werden.

Neu entwickelte Elektroden sind von entscheidender Bedeutung bei der Entwicklung einer neuen Generation von Batterien mit hoher Energiedichte. Die Möglichkeiten von Lithium-Ionen-Batterien scheinen an ihre Grenzen zu stoßen, so dass viele Forscher ihr Hauptaugenmerk auf Lithium-Schwefel-Chemie als mögliche Weiterentwicklung richten. Den Rohstoff Schwefel gibt es im Überfluss, er ist leicht und besitzt theoretisch eine hohe Energiekapazität. Bei bisher gebräuchlichen Lithium-Schwefel-Batterien sinkt die Kapazität aber schnell an, wenn sie häufiger entladen und wieder geladen werden.

Das neue Material vereint die mechanische Stärke des Graphenoxyds mit einem Dendrimere-Molekül, das Lithium-Polysulfide umschließen kann. Das Ergebnis ist ein gelartiger Brei, der problemlos als ein nur 100 nm dünnes Coating auf Schwefelelektroden aufgebracht werden kann.
 
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