Forscher haben das Konzept von Natrium-Ionen-Batterien weiterentwickelt und kürzlich einen Erfolg erzielt. Die Technologie könnte sogar Lithium-Ionen-Akkus ablösen.
Mit Blick auf die Elektromobilität umtreibt viele potenzielle Käufer eines E-Autos meist ein Gedanken: Wie lange dauert der Ladevorgang und sind auch längere Reisen mit einem Elektroauto möglich? Inzwischen können kurze Ladevorgänge die Fahrt bis zur nächsten Ladesäule sicherstellen.
Doch wann gibt es Batterien, die ein schnelles Weiterfahren wie Verbrenner ermöglichen? Forscher vom Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) haben kürzlich einen Durchbruch in diese Richtung erzielt. Sie entwickelten eine neue Art von Natrium-Ionen-Batterie, die in nur wenigen Sekunden aufgeladen werden können soll.
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Diese Technologie könnte als Alternative zu den heutigen Lithium-Ionen-Batterien dienen, insbesondere in Bereichen wie Elektrofahrzeugen und anderen Energiemanagement-Technologien.
Neue Natrium-Ionen-Batterien eliminieren Nachteile alter Versionen
Die Neuerung kombiniert üblicherweise in Batterien genutzte Anodenmaterialien mit Kathoden, die für Superkondensatoren geeignet sind. Denn diese Kombination ermöglicht es, sowohl hohe Speicherkapazitäten als auch schnelle Lade- und Entladezeiten zu erreichen.
Das stellt einen wichtigen Fortschritt gegenüber bestehenden Natrium-Ionen-Batterien dar. Schließlich haben diese oft mit Problemen wie einer niedrigen Leistungsausgabe und längeren Ladezeiten zu kämpfen. Um die technologischen Herausforderungen zu bewältigen, nutzte das Team um Professor Jeung Ku Kang zwei verschiedene metallorganische Gerüste zur optimierten Herstellung von Hybridbatterien.
Dieser Ansatz führten zur Entwicklung eines neuartigen Anodenmaterials. Die Integration feiner aktiver Materialien in porösen Kohlenstoff, den die Forscher zuvor aus metallorganischen Gerüsten gewannen, machte es möglich. Zudem synthetisierte das Team ein Kathodenmaterial mit hoher Kapazität, das die schnelle Aufnahme und Abgabe von Elektronen unterstützt.
Anwendung bei Elektrofahrzeugen und in der Luftfahrt möglich
Das zusammengesetzte Vollzellen-Batteriesystem zeigt eine hohe Leistungsfähigkeit, die die Energiedichte kommerzieller Lithium-Ionen-Batterien übertrifft. Gleichzeitig weist dieses System Merkmale der Leistungsdichte von Superkondensatoren auf. Diese Eigenschaften machen die Batterie besonders geeignet für Anwendungen, die eine schnelle Aufladung erfordern.
Darunter fallen Elektrofahrzeuge, smarte elektronische Geräte und Technologien in der Luftfahrt. Professor Kang betont, dass diese Hybrid-Natrium-Ionen-Energiespeichergeräte trotz einer Energiedichte von 247 Wattstunden pro Kilogramm sowie eine Leistungsdichte von 34.748 Watt pro Kilogramm schnell aufgeladen sind. Sie könnten dazu beitragen, die derzeitigen Grenzen von Energiespeichersystemen zu überwinden.
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