Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Umweltschutz dank „zinn-voller“ Technik: Superleiter, super preiswert!

13.11.2013
Umweltschutz dank „zinn-voller“ Technik: Chemikerinnen und Chemiker aus Marburg, Siegen und Rheinstetten haben einen finanziell erschwinglichen, festen Super-Ionenleiter für Lithiumbatterien entwickelt.

Das neuartige Material hat eine fast ebenso gute Leitfähigkeit wie der bisherige Rekordhalter, sollte aber wesentlich preisgünstiger herzustellen sein. Die Gruppe veröffentlichte ihre Ergebnisse kürzlich in der Fachzeitschrift „Journal of the American Chemical Society“.

Ob Elektroautos oder Strom aus Wind und Sonne – umweltschonende Technologien erfordern Energiespeicherung durch leistungsfähige Batterien. Moderne Lithiumbatterien verwenden zumeist Flüssigelektrolyte mit hoher Ionenleitfähigkeit, das heißt, geladene Teilchen werden in einer Trägerflüssigkeit schnell vom einen Batteriepol zum anderen transportiert.

Überhitzung der Elektrolyte kann jedoch zu unerwünschten chemischen Reaktionen führen, bis hin zum Entflammen der Batterie. Insbesondere für die Anwendung in Automobilen wären deshalb nicht-entflammbare Elektrolyte von großem Vorteil.

Eine wichtige Klasse solcher Materialien sind feste Elektrolyte, die nicht nur sicherheitstechnische Vorteile bieten, sondern auch ein platzsparendes Batteriedesign erlauben. Viele feste Lithium-Elektrolyte weisen jedoch eine deutlich niedrigere Leitfähigkeit auf als Flüssigelektrolyte. Zwar stellte eine japanische Arbeitsgruppe vor zwei Jahren einen festen Lithium-Ionenleiter vor, dessen Ionenleitfähigkeit sogar höher ist als diejenige der bisher gebräuchlichen flüssigen Alkylkarbonate. Der Nachteil: Die Verbindung enthält das Halbmetall Germanium, und Germanium ist ein knapper und teurer Rohstoff.

„Wir haben eine kostengünstige Alternative gefunden“, erklärt Chemieprofessorin Dr. Stefanie Dehnen von der Philipps-Universität, Mitautorin der aktuellen Studie. Auf der Suche nach einer preiswerteren Möglichkeit gelang es dem Team um Dehnen und Professor Dr. Bernhard Roling nämlich, Germanium durch Zinn zu ersetzen.

„Die Lithium-Ionenleitfähigkeit der neuartigen Verbindung entspricht in etwa derjenigen der üblichen Elektrolyte auf Alkylkarbonat-Basis“, erläutert Roling. „Die hohe Leitfähigkeit macht das Material zu einem attraktiven Kandidaten für die Verwendung in Festkörperbatterien“, fasst er die Ergebnisse der Experimente zusammen, mit denen die Wissenschaftler die elektrochemischen Eigenschaften der Verbindung testeten. Dehnen hebt deren ökonomischen Vorzug hervor: „Stellt man die gegenwärtigen Rohstoffpreise in Rechnung, so sollte die Produktion nur etwa ein Drittel dessen kosten, was die Verwendung von Germanium verschlingt.“

Dehnen lehrt an der Philipps-Universität Anorganische Chemie, Roling Physikalische Chemie. Neben den Marburger Arbeitsgruppen waren an der Studie Wissenschaftler der Universität Siegen sowie das Unternehmen Bruker Biospin aus Rheinstetten beteiligt. Das Bundesforschungsministerium förderte die Forschungsarbeiten finanziell im Rahmen des Projekts „Konzeptstudien für neuartige Lithium-Ionen-Zellen auf der Basis von Werkstoffinnovationen“.

Originalveröffentlichung: Philipp Bron & al.: Li10SnP2S12: An Affordable Lithium Superionic Conductor, Journal of the American Chemical Society 135 (42)/2013, pp. 15694–15697, DOI: 10.1021/ja407393y

Weitere Informationen:
Ansprechpartner:
Professorin Dr. Stefanie Dehnen,
Fachgebiet Anorganische Chemie
Tel.: 06421 28-25751
E-Mail: dehnen@chemie.uni-marburg.de
Professor Dr. Bernhard Roling
Fachgebiet Physikalische Chemie
Tel. 06421 28-22310
E-Mail: roling@staff.uni-marburg.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

nachricht Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen
22.05.2018 | Universität Basel

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: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Im Focus: LZH showcases laser material processing of tomorrow at the LASYS 2018

At the LASYS 2018, from June 5th to 7th, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) will be showcasing processes for the laser material processing of tomorrow in hall 4 at stand 4E75. With blown bomb shells the LZH will present first results of a research project on civil security.

At this year's LASYS, the LZH will exhibit light-based processes such as cutting, welding, ablation and structuring as well as additive manufacturing for...

Im Focus: Kosmische Ravioli und Spätzle

Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle. Das enthüllten Bilder der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher der Universität Bern erstmals zeigen, wie diese Monde entstanden sind. Die eigenartigen Formen sind eine natürliche Folge von Zusammenstössen zwischen kleinen Monden ähnlicher Grösse, wie Computersimulationen demonstrieren.

Als Martin Rubin, Astrophysiker an der Universität Bern, die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, war er verblüfft. Die Nahaufnahmen der...

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskopie der Zukunft

22.05.2018 | Medizintechnik

Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics