21. Mai 2020

Speichermaterialien für Natriumionenbatterien

Natriumionenbatterien gelten in der Elektromobilität als vielversprechende Alternative zu den etablierten Lithiumionenbatterien. Sie weisen diverse Vorteile bezüglich Kosten und Verfügbarkeit der Materialien auf.

Mitarbeitende der Arbeitsgruppe Elektrochemie des Fraunhofer IKTS verfolgen einen unikalen Ansatz zur Herstellung innovativer Materialien für Natriumionenbatterien. Im Rahmen des Projektes “NaKaSub“, finanziert aus Mitteln der Europäischen Union und des Freistaates Sachsen, werden durch einen elektrochemischen Kationenaustausch neue Speichermaterialien hergestellt. Diese Speichermaterialien sind bisher über gängige Syntheserouten nicht realisierbar.

In einer aktuellen Veröffentlichung in “Energy Storage Materials” (in Englisch) zeigen die Forschenden um Dr. Christian Heubner erstmals die Herstellung von Lithium-Natrium-Hybridmaterialien über einen innovativen elektrochemischen Kationenaustausch. Durch die elektrochemische Auslagerung von Lithium aus dem Ausgangsmaterial LiCoO2 werden gezielt Leerstellen erzeugt und anschließend mit Natrium besetzt. Auf der Mikroskala zeigt das so hergestellte Material lithium- und natriumreiche Domänen, was ihm einzigartige Eigenschaften in einer Natriumionenbatterien verleiht.

Die Ergebnisse der Studie erlauben erstmals vertiefte Einblicke zur konkurrierenden Lithium-Natrium-Einlagerung in Schichtoxide, welche aktuell als vielversprechendste Materialklasse für zukünftige Hochleistungsbatterien diskutiert werden. Neben der Anwendung in wiederaufladbaren Batterien erscheinen die über Kationenaustausch hergestellten Materialien aufgrund ihrer Eigenschaften auch aussichtsreich für Anwendungen im Bereich der Thermoelektrik und der Elektrokatalyse.


Foto ©Fraunhofer IKTS: NaKaSub – Herstellung von Na-Interkalationselektroden durch elektrochemische Kationensubstitution.

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