Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Plus für den Minuspol

20.06.2013
Energiespeichern leicht gemacht: Die Ladekapazität von Lithium-Ionen-Akkumulatoren lässt sich erhöhen, wenn man deren Minuspol aus neuartigen Materialien fertigt.

Das hat ein Forscherteam unter Marburger Leitung herausgefunden. Die Chemiker Professorin Dr. Stefanie Dehnen, Thomas Kaib und Dr. Sima Haddadpour von der Philipps-Universität testeten zwei salzartige Lithiumverbindungen als Elektroden anstelle des sonst üblichen Graphits. Die Wissenschaftler berichten in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Advanced Functional Materials“, welche Eigenschaften das ungewöhnliche Elektrodenmaterial aufweist.


Neu synthetisierte Lithiumsalze eignen sich, um daraus den Minuspol von Lithium-Ionen-Akkus herzustellen. (Rasterelektronische Aufnahmen: Autoren/ Adv. Funct. Mater.)

Die Umstellung unserer Stromversorgung auf regenerative Energiequellen ist seit geraumer Zeit Anlass zu politischen Diskussionen. Wind und Sonne sind jedoch nicht immer und überall in gleichbleibendem Umfang verfügbar. Umso wichtiger ist es, die erzeugte Energie speichern zu können, etwa mithilfe von Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Wie lange solche Akkus Strom liefern, hängt davon ab, wieviel Ladung ihre Anode, also der Minuspol, aufnehmen kann.

„Die Forschung hat bereits zahlreiche Materialien untersucht, die zur Herstellung von Anoden in Frage kommen, mit denen sich die Eigenschaften von Lithiumbatterien verbessern lassen“, erläutert Stefanie Dehnen, die die Untersuchungen leitete. „Aber keiner dieser Stoffe konnte für die Anoden-Herstellung bei kommerziell erhältlichen Batterien den derzeit standardmäßig eingesetzten Graphit ersetzen.“ Das liegt unter anderem an einer unerwünschten Ausdehnung und Schrumpfung, dem die Elektroden andauernd ausgesetzt wären, was zur Zersetzung des Materials führen kann. Weitere Nachteile sind eine schlechtere Aufnahmekapazität für Lithium-Ionen sowie ungenügende Stabilität bei wiederkehrenden Lade- und Entladeprozessen.

Das Monopol des elementaren Kohlenstoffs könnte in Zukunft dennoch fallen: Dem Wissenschaftlerteam ist es gelungen, zwei salzartige Lithiumverbindungen zu synthetisieren, die sich als Anodenmaterial eignen. Die Wissenschaftler klärten die Kristallstruktur der Verbindungen auf und ermittelten deren elektrochemische Eigenschaften, insbesondere die Aufnahmekapazität für Lithiumionen und das Verhalten bei wiederkehrender Ladung und Entladung. Das Resultat der Messungen: Die Beladungskapazität dieser Lithiumsalze ist höher als die von Graphit; außerdem erwiesen sie sich als vergleichsweise stabil im zyklischen Lade- und Entladeprozess. „Alles in allem zeigen unsere Ergebnisse, dass beide Verbindungen das Zeug dazu haben, sich als Anodenmaterial in Lithium-Ionen-Akkumulatoren zu bewähren“, sagt Dehnen.

Neben der Marburger Arbeitsgruppe von Stefanie Dehnen beteiligten sich an den Forschungsarbeiten Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung in Würzburg, des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik in Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie in Pfinztal sowie des Karlsruher Instituts für Technologie. Dehnen lehrt Anorganische Chemie an der Philipps-Universität, wo sie außerdem als designierte geschäftsführende Direktorin des „Wissenschaftlichen Zentrums für Materialwissenschaften“ sowie als Vizesprecherin des Graduiertenkollegs "Funktionalisierung von Halbleitern" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (GRK 1782) amtiert. Auch in der breitenwirksamen Vermittlung ihrer Forschung ist die Hochschullehrerin aktiv: Dehnen ist die Direktorin des Mitmachlabors „Chemikum Marburg“.

Originalveröffentlichung: Thomas Kaib & al.: Quaternary Diamond-like Chalcogenidometalate Networks as Efficient Anode Material in Lithium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2013, DOI: 10.1002/adfm

Weitere Informationen:
Ansprechpartnerin: Professorin Dr. Stefanie Dehnen,
Fachgebiet Anorganische Chemie
Tel.: 06421 28-25751
E-Mail: dehnen@chemie.uni-marburg.de

Johannes Scholten | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft
27.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut
27.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie