Seealgen: Was deine Batterie wirklich braucht!

15. Juni 2017, 12:30 Uhr
Carrageen, das aus Rotalgen gewonnen wird, scheint Lithium/Schwefel-Batterien zu stabilisieren.  (Photo: Deborah Maxemow/istock)
Carrageen, das aus Rotalgen gewonnen wird, scheint Lithium/Schwefel-Batterien zu stabilisieren. (Photo: Deborah Maxemow/istock)
Lithium/Schwefel-Batterien bieten interessante Möglichkeiten im mobilen und stationären Einsatz als preiswerte Energiequelle mit großer Leistungsdichte. Der Vorteil dieser Technologie ist, dass der Grundstoff Schwefel beinahe nichts kostet und dass seine Fähigkeit, Energie zu speichern, viel besser ist als bei einer Lithium/Ionen-Batterie. Das große Problem ist aber, dass die Kapazität von Schwefelbatterien sehr schnell abnimmt.

Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) haben aber nun eine recht unerwartete Entdeckung gemacht, die die Kapazitätsabnahme verringern kann. Das Team unter Leitung von Gao Liu stellte fest, dass Carrageen, langkettige Kohlenhydrate, die aus Seegras gewonnen werden, als Stabilisator in Lithium/Schwefel-Batterien fungieren können. Und eine größere Stabilität macht mehr Lade/Entladezyklen möglich und steigert so die Lebensdauer der Batterie.

Aufladbare Lithium/Schwefel-Batterien werden zurzeit nur in begrenztem Umfang eingesetzt, da ihr „fatales“ Problem darin besteht, dass sich der Schwefel schnell aufzulösen beginnt. Durch diesen Polysulfid-Shuttle genannten Effekt wandern Polysulfid-Ionen zwischen den Elektroden hin und her. Um dies zu verhindern und eine Lösung für das Problem zu finden, experimentierte Liu mit synthetischen Polymeren als Bindemittel, um alle aktiven Materialien in einer Zelle stabil zu halten.

Ein solches Bindemittel kann als eine Art Leim angesehen werden. Normalerweise bevorzugen Batteriehersteller ein inertes, chemisch inaktives Bindemittel, aber das von Liu verwendete Bindemittel reagiert unmittelbar mit dem Schwefel, so dass es dessen Auflösung von Anfang an verhindert. Auf der Suche nach einem natürlich vorkommenden Material mit denselben Eigenschaften stieß das Team um Gao Liu nun auf das Carageen, das bisher vor allem als Verdickungsmittel in Speiseeis und Jogurt gebraucht wurde und das aus der Rotalge gewonnen wird. Ein natürliches Polymer auf Abwegen...
 
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