Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Luftige „Super-Batterie“: Forschern der TU Graz gelingt weiterer Schritt zur Lithium-Luft-Batterie

02.12.2013
Lithium-Luft-Batterien können potentiell zehn Mal mehr Energie als Lithium-Ionen-Batterien speichern und gelten daher als deren vielversprechende Nachfolgerinnen.

Die „luftige Super-Batterie“ ist besonders für die Elektromobilität interessant, steckt aber teilweise noch in den Kinderschuhen, beispielsweise was die Leitfähigkeit der Elektroden betrifft. In Zusammenarbeit mit der schottischen St. Andrews University haben Batterieforscher der TU Graz mit dem Einsatz von Titancarbid die Leitfähigkeit und Effizient der Lithium-Luft-Batterie entscheidend verbessert. Die Arbeit wurde in der aktuellen Ausgabe des renommierten Fachjournals „Nature Materials“ publiziert.

Obwohl sie als leistungsfähige Energiespeicher heute in Notebooks und Handys zu finden sind, haben Lithium-Ionen-Batterien gravierende Nachteile, etwa beschränkte Energiekapazitäten und rasch auftretende „Alterserscheinungen“. An ihre Stelle rücken könnte, insbesondere in zukünftigen Elektrofahrzeugen, die Lithium-Luft-Batterie, die dank leichter Sauerstoff- statt schwerer metallischer Ionenstrukturen die Energiespeicherkapazität potentiell verzehnfacht. Die neue Batterietechnologie steckt zum Gutteil aber noch in den Kinderschuhen. Zudem kommt die „luftige Super-Batterie“ im Gegensatz zur Lithium-Ionen-Batterie ohne teure und begrenzt verfügbare Übergangsmetalle wie Kobalt, Nickel oder Mangan aus. Forscher der TU Graz haben nun entscheidend zur weiteren Ausreifung der Lithium-Luft-Batterie beigetragen: In Zusammenarbeit mit der schottischen St. Andrews University haben sie für die Elektrode Titancarbid statt Kohlenstoff verwendet und damit die Leitfähigkeit und Stabilität entscheidend verbessert. Die renommierte Fachpublikation „Nature Materials“ veröffentlich die Arbeit in der aktuellen Ausgabe.

Leitfähigkeit im Visier

Im Rahmen eines Auslandsaufenthaltes in St. Andrews hat sich Stefan Freunberger vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz mit schottischen Kollegen eingehend mit der Leitfähigkeit von Elektroden in Lithium-Luft-Batterien befasst. Üblicherweise wird dafür Kohlenstoff in Form von Ruß verwendet. In der Lithium-Luft-Batterie heißt der Reaktionspartner Sauerstoff, und dieser greift die Kohlenstoffoberfläche an – frühzeitige Nebenreaktionen, die die Wiederaufladbarkeit verringern, sind die Folge. Die Forscher haben daher erstmals titancarbid-basierte Elektroden untersucht und wurden positiv überrascht: Das Titancarbid sorgt für eine „saubere“ Zellreaktion und erhöht damit die Energieeffizienz und die Lebensdauer der Batterie. „Die Batterie kann so bei höherer Belastung betrieben werden und es gibt weniger Verlustleistung, das heißt, sie erwärmt nicht so stark“, führt Stefan Freunberger aus. Als nächsten Schritt wollen die Grazer Batterieforscher die Porosität der Titancarbidstruktur mittels eines neuen Syntheseweges erhöhen und so die Energiekapazität der „luftigen“ Batterietechnologie der Zukunft weiter steigern.

Originalpublikation:
Muhammed M. Ottakam Thotiyl, Stefan A. Freunberger, Zhangquan Peng, Yuhui Chen, Zheng Liu & Peter G. Bruce: A stable cathode for the aprotic Li–O2 battery. Nature Materials, November 2013, Volume 12. Page 1050. 2013. http://www.nature.com/nmat/journal/v12/n11/full/nmat3737.html
Rückfragen:
Dipl.-Ing. Dr.sc.ETH Stefan Freunberger
Institut für Chemische Technologie von Materialien
Tel.: 0043 (0) 316 873 32386
E-Mail: freunberger@tugraz.at

Alice Senarclens de Grancy | Technische Universität Graz
Weitere Informationen:
http://www.tugraz.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Materialwissenschaft: Widerstand wächst auch im Vakuum
22.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Schnell, berührungslos: Dehnungsmessverfahren für thermisch-mechanisch hoch belastete Werkstoffe
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt

22.06.2017 | Physik Astronomie

Evolutionsbiologie: Wie die Zellen zu ihren Kraftwerken kamen

22.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

22.06.2017 | Physik Astronomie