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 Gesucht: Die nächste Superbatterie
13.07.2020 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Verbesserte Prüfverfahren für sichere Batteriesysteme
13.07.2020 | Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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: Kryoelektronenmikroskopie: Hochauflösende Bilder mit günstiger Technik

Mit einem Standard-Kryoelektronenmikroskop erzielen Biochemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) erstaunlich gute Aufnahmen, die mit denen weit teurerer Geräte mithalten können. Es ist ihnen gelungen, die Struktur eines Eisenspeicherproteins fast bis auf Atomebene aufzuklären. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "PLOS One" veröffentlicht.

Kryoelektronenmikroskopie hat in den vergangenen Jahren entscheidend an Bedeutung gewonnen, besonders um die Struktur von Proteinen aufzuklären. Die Entwickler...

Im Focus: Electron cryo-microscopy: Using inexpensive technology to produce high-resolution images

Biochemists at Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) have used a standard electron cryo-microscope to achieve surprisingly good images that are on par with those taken by far more sophisticated equipment. They have succeeded in determining the structure of ferritin almost at the atomic level. Their results were published in the journal "PLOS ONE".

Electron cryo-microscopy has become increasingly important in recent years, especially in shedding light on protein structures. The developers of the new...

Im Focus: Neue Schlankheitstipps für Computerchips

Lange Zeit hat man in der Elektronik etwas Wichtiges vernachlässigt: Wenn man elektronische Bauteile immer kleiner machen will, braucht man dafür auch die passenden Isolator-Materialien.

Immer kleiner und immer kompakter – das ist die Richtung, in die sich Computerchips getrieben von der Industrie entwickeln. Daher gelten sogenannte...

Im Focus: Elektrische Spannung aus Elektronenspin – Batterie der Zukunft?

Forschern der Technischen Universität Ilmenau ist es gelungen, sich den Eigendrehimpuls von Elektronen – den sogenannten Elektronenspin, kurz: Spin – zunutze zu machen, um elektrische Spannung zu erzeugen. Noch sind die gemessenen Spannungen winzig klein, doch hoffen die Wissenschaftler, auf der Basis ihrer Arbeiten hochleistungsfähige Batterien der Zukunft möglich zu machen. Die Forschungsarbeiten des Teams um Prof. Christian Cierpka und Prof. Jörg Schumacher vom Institut für Thermo- und Fluiddynamik wurden soeben im renommierten Journal Physical Review Applied veröffentlicht.

Laptop- und Handyspeicher der neuesten Generation nutzen Erkenntnisse eines der jüngsten Forschungsgebiete der Nanoelektronik: der Spintronik. Die heutige...

Im Focus: Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

Verlustfreie Stromleitung bei Raumtemperatur? Ein Material, das diese Eigenschaft aufweist, also bei Raumtemperatur supraleitend ist, könnte die Energieversorgung revolutionieren. Wissenschaftlern vom Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ an der Universität Hamburg ist es nun erstmals gelungen, starke Hinweise auf Suprafluidität in einer zweidimensionalen Gaswolke zu beobachten. Sie berichten im renommierten Magazin „Science“ über ihre Experimente, in denen zentrale Aspekte der Supraleitung in einem Modellsystem untersucht werden können.

Es gibt Dinge, die eigentlich nicht passieren sollten. So kann z. B. Wasser nicht durch die Glaswand von einem Glas in ein anderes fließen. Erstaunlicherweise...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

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

Konzept für neue Technik zur Untersuchung superschwerer Elemente vorgestellt

13.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

Alternativmethoden für Tierversuche: VISION – Ein mikrofluidisches Chipsystem als Alternative zu Tierversuchen

13.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

Neue Molekülbibliothek hilft bei der systematischen Suche nach Wirkstoffen

13.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

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