Experimentelle Chlorbatterie hält 6-mal mehr Ladung als Lithium-Ionen-Batterien

Von Yuriy Stanislavskiy | 30.08.2021, 09:57
Experimentelle Chlorbatterie hält 6-mal mehr Ladung als Lithium-Ionen-Batterien

Wissenschaftler der Stanford University, die mit der Architektur von Einwegbatterien experimentieren, haben eine neue Version entwickelt, die nicht nur wiederaufladbar ist, sondern auch die sechsfache Kapazität der heutigen Lithium-Ionen-Lösungen aufweist. Der Durchbruch besteht in der Stabilisierung der flüchtigen Chlorreaktionen in dem Gerät und könnte die Grundlage für Hochleistungsbatterien bilden, die Smartphones eine Woche lang mit Strom versorgen können.

Die neue Batterie wird als Chlor-Alkali-Metall bezeichnet und basiert auf einer Chemie, die erstmals in den 1970er Jahren entwickelt wurde und Lithium-Thionylchlorid heißt. Diese Batterien werden wegen ihrer hohen Energiedichte sehr geschätzt, basieren aber auf hochreaktivem Chlor, weshalb sie nur für den einmaligen Gebrauch geeignet sind.

Was wird untersucht

In einer herkömmlichen wiederaufladbaren Batterie wechseln die Elektronen beim Entladen den Zustand und kehren beim Aufladen wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. In diesem Fall wird jedoch Natriumchlorid oder Lithiumchlorid in Chlor umgewandelt, das zu reaktiv ist und nicht mit großer Effizienz in Chlorid zurückverwandelt werden kann.

Die Autoren einer neuen Studie haben möglicherweise eine Lösung für dieses Problem gefunden. Das Team experimentierte mit Natriumchlorid und Chlor, um die Batterieleistung zu verbessern, stellte aber fest, dass sich die Chemikalie tatsächlich stabilisierte, so dass die Batterie bis zu einem gewissen Grad wieder aufgeladen werden konnte. Nachfolgende Forschungen führten das Team zur Entwicklung eines neuen Elektrodenmaterials aus porösem Kohlenstoff, das wie ein Schwamm wirkt, instabile Chlormoleküle aufsaugt und sie sicher für eine spätere Umwandlung in Natrium speichert.

Was sie erreicht haben

Bei den Experimenten konnte das Team eine sehr hohe Energiedichte für den Prototyp der Batterie nachweisen: 1200 mAh pro Gramm Elektrodenmaterial, was etwa sechsmal höher ist als bei modernen Lithium-Ionen-Batterien.

Das Entwicklungsteam geht davon aus, dass die Batterie in Hörgeräten oder Fernbedienungen zum Einsatz kommen könnte, aber auch für Geräte, die nur selten aufgeladen werden müssen, wie z. B. Satelliten oder ferngesteuerte Sensoren, die mit Sonnenenergie aufgeladen werden können. Für den Einsatz in Smartphones und Elektroautos müssen die Wissenschaftler die Größe der Batterie vergrößern und eine geeignete Struktur entwickeln sowie die Anzahl der sicheren Betriebszyklen erhöhen.

Quelle: stanford