Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Natrium-Leerstellen verbessern Batterieeigenschaften

15.01.2018

Eine Forschungsgruppe aus Marburg, Köln und Singapur hat einen neuartigen Feststoff auf Natriumbasis hergestellt, der sich als Elektrolyt in sicheren und erschwinglichen Batterien für die Speicherung regenerativer Energien eignen könnte. Die Verbindung weist die höchste Leitfähigkeit vergleichbarer Elektrolyte auf, die bisher bekannt ist. Das Team um Professorin Dr. Stefanie Dehnen und Professor Dr. Bernhard Roling von der Philipps-Universität berichtet in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ über ihre Ergebnisse.

Keine Energiewende ohne Energiespeicherung – umweltschonende Technologien erfordern leistungsfähige Batterien. Zum Kernbestand jeder Batterie gehört ein Elektrolyt, also ein Trägermaterial, in dem sich geladene Teilchen von einem Batteriepol zum anderen bewegen. Eine wichtige Klasse solcher Materialien sind feste Elektrolyte, die nicht nur sicherheitstechnische Vorteile bieten, sondern auch ein platzsparendes Batteriedesign erlauben.


Zwei unter Strom: Die Marburger Chemieprofessorin Dr. Stefanie Dehnen und ihr Kollege Professor Dr. Bernhard Roling knüpfen Verbindungen und gewinnen daraus Energie.

(Foto: Reinhold Eckstein; das Bild darf nur für die Berichterstattung über die hier angezeigte wissenschaftliche Veröffentlichung verwendet werden.)

„Feststoffbatterien auf der Basis von Natriumionen gelten als vielversprechende Kandidaten für die Speicherung erneuerbarer Energien, vor allem, weil natriumhaltige Rohstoffe in großer Fülle zur Verfügung stehen“, erklären die Marburger Chemikerin Stefanie Dehnen und der Marburger Chemiker Bernhard Roling, die Seniorautoren der aktuellen Studie.

Die Forschungsgruppe setzte in ihrer Suche nach einem verbesserten Batteriematerial bei Natriumverbindungen an, von denen die Wissenschaft schon seit einigen Jahren weiß, dass sie als Elektrolyte tauglich sind. Bislang scheiterten aber alle Versuche, hochreine Verbindungen der gewünschten Materialien mit ausreichend hoher Ionenleitfähigkeit zu produzieren.

Um dies endlich zu erreichen, erkundete das Team um Dehnen und Roling systematisch verschiedene Zusammensetzungen und Herstellungsbedingungen. „Hier berichten wir nun über die phasenreine Synthese der Verbindung Na11Sn2PS12, die sich als bester Natriumionen-Leiter auf Schwefelbasis erweist, der zur Zeit bekannt ist“, sagen die Autoren.

Die Gruppe klärte die Kristallstruktur des Materials auf und studierte dessen Ionenleitfähigkeit über einen weiten Temperaturbereich. Im Vergleich mit anderen Feststoffelektrolyten auf Natrium- sowie Lithiumbasis ergab sich eine bemerkenswert hohe Leitfähigkeit.

„Die Erhöhung der Leitfähigkeit ist viel ausgeprägter als theoretisch vorausgesagt“, führt Chemiedoktorand Marc Duchardt aus, der Erstautor der Studie. „Dies beruht vermutlich auf dem Vorhandensein von Natrium-Leerstellen in der gegenüber den verwandten Verbindungen leicht veränderten Kristallstruktur“, vermutet das Team. Alles in allem hält die Gruppe die Verbindung für tauglich, als Elektrolyt in Feststoffbatterien für die Speicherung erneuerbarer Energien Anwendung zu finden.

Dehnen lehrt an der Philipps-Universität Anorganische Chemie, Roling Physikalische Chemie. Neben den Marburger Arbeitsgruppen waren die Chemiker Uwe Ruschewitz von der Universität zu Köln und Stefan Adams von der University of Singapore an der Studie beteiligt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft sowie die Marburger Nachwuchsakademie MARA förderten die Forschungsarbeiten finanziell.

Originalveröffentlichung: Marc Duchardt & al.: Vacancy-Controlled Na+ Superion Conduction in Na11Sn2PS12, Angewandten Chemie 2017, DOI: 10.1002/anie.201712769


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 - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Leuchtende Nanoarchitekturen aus Galliumarsenid
22.02.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Neuer Sensor zur Messung der Luftströmung in Kühllagern von Obst und Gemüse
22.02.2018 | Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

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

Geheimtinte: Von antiken Rezepturen bis zu High-Tech-Varianten

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neuer Sensor zur Messung der Luftströmung in Kühllagern von Obst und Gemüse

22.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Neues Prinzip der Proteinbindung entdeckt

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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