Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Langlebiges Leichtgewicht – Batterie aus Silizium

01.10.2012
Neu gegründeter Institutsbereich erforscht Grundlagen für neue elektrochemische Energiespeicher und –wandler

Silizium bildet nicht nur die Grundlage für Computerchips. Es ist auch ein vielversprechendes Material für künftige leistungsfähige Energiespeicher. Die Silizium-Luft-Batterie könnte langfristig Lithium-Ionen-Akkus in verschiedenen Bereichen ersetzen.

Sie gilt als besonders umweltfreundlich, hocheffizient und unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Im neu gegründeten Jülicher Institutsbereich „Grundlagen der Elektrochemie“ sollen die eingesetzten Werkstoffe weiter optimiert werden, um den neuartigen Batterietyp bis zur Marktreife weiterzuentwickeln.

Die Energiedichte von Silizium-Luft-Batterien ist mit über 1000 Wh/kg mehr als fünfmal höher als die von gegenwärtigen Lithium-Ionen-Batterien. Das Speicherpotenzial ist damit vergleichbar mit Lithium-Luft-Batterien, die sich zurzeit ebenfalls noch in der Entwicklung befinden. Anders als diese bestehen Silizium-Luft-Batterien aber aus umweltverträglichen, ungiftigen Komponenten und versprechen nach derzeitigem Wissen eine Lebensdauer von Tausenden Stunden. Nässe und Temperaturschwankungen können ihnen kaum etwas anhaben, während Lithium-Batterien explosiv auf das Eindringen von Wasser oder Luftfeuchtigkeit reagieren. Zudem ist Silizium – anders als Lithium – praktisch in unbegrenzter Menge verfügbar. Es ist eines der am häufigsten auf der Erde vorkommenden Elemente und wird aus Sand gewonnen. So wären auch Speicher mit großer Kapazität problemlos und kostengünstig realisieren, ohne auf knappe Ressourcen Rücksicht nehmen zu müssen.

Bei der Silizium-Luft-Batterie ist nur die Anode als Feststoff ausgelegt. Anstelle der Kathode besitzt sie eine luftdurchlässige Membran, durch die der gasförmige Reaktionspartner, Luftsauerstoff, in die Zelle gelangt. Ein Prototyp wurde 2009 erstmals in der Gruppe von Prof. Yair Ein-Eli am Technion im israelischen Haifa vorgestellt. Derzeit werden Silizium-Luft-Batterien in Hörgeräten erprobt, danach soll der Einsatz in anderen Kleingeräten folgen. Langfristig ist auch die Anpassung für leistungsstärkere Anwendungen wie Elektroautos geplant.

„Problematisch bei diesem Typ Batterie sind allerdings noch bisher unverstandene elektrochemische Reaktionen, die zu einem verfrühten Abbruch der Batterieentladung führen. Hier wollen wir ansetzen und mit neuartigen spektroskopischen Methoden zunächst die grundlegenden Mechanismen aufklären, die zur Batteriedegradation führen, um anschließend verbesserte Materialien entwickeln zu können“, berichtet Prof. Rüdiger-A. Eichel. Der studierte Physiker befasst sich seit seiner Habilitation an der TU Darmstadt mit neuartigen Materialien der Energiewandlung und -speicherung und ist seit dem 1. Oktober 2012 Direktor des neuen Jülicher Institutsbereich „Grundlagen der Elektrochemie“ des Instituts für Energie- und Klimaforschung (IEK-9).

„Die Gründung des Institutsbereichs zu den Grundlagen der Elektrochemie ist Teil unserer verstärkten Aktivitäten im Bereich der Energieforschung, speziell in der Erforschung und Entwicklung neuer Werkstoffe als Grundlage für neue Energiespeicher und -wandler“, erläutert Prof. Harald Bolt, Mitglied des Vorstands des Forschungszentrums Jülich. „Durch diese Forschung zur Energiespeicherung schaffen wir eine der wichtigsten Voraussetzungen für den erfolgreichen Umbau zu einem nachhaltigen Energiesystem.“

Prof. Rüdiger-A. Eichel, Direktor des Instituts für Energie- und Klimaforschung, Bereich Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9), beschäftigt sich seit seiner Habilitation an der TU Darmstadt, nach dem Studium der Physik an der Universität zu Köln und Promotion an der ETH Zürich, mit neuartigen Materialien der Energiewandlung und -speicherung. Nach seiner wissenschaftlichen Tätigkeit am Karlsruher Institut für Technologie wechselte er am 1. Oktober 2012 zum Forschungszentrum Jülich. (Zum Vergrößern bitte auf das Bild klicken.)
Quelle: Forschungszentrum Jülich

Weitere Informationen:
Energieforschung am Forschungszentrum Jülich:
http://www.fz-juelich.de/portal/DE/Forschung/EnergieUmwelt/_node.html
Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9): http://www.fz-juelich.de/iek/iek-9/DE/Home/home_node.html

Ansprechpartner:
Prof. Rüdiger-A. Eichel,
Direktor des Instituts für Energie- und Klimaforschung,
Bereich Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9)
Tel. 02461 61-4644
r.eichel@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Tel. 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geothermie: Den Sommer im Winter ernten
18.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Tierschutz auf hoher See
17.01.2017 | Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ALMA beginnt Beobachtung der Sonne

18.01.2017 | Physik Astronomie

Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

18.01.2017 | Architektur Bauwesen

Neues Forschungsspecial zu Meeren, Ozeanen und Gewässern

18.01.2017 | Geowissenschaften