Forscher des Dalian Institute haben luftstabile organische Moleküle entwickelt, mit denen sich die Lebensdauer von Flüssigbatterien offenbar erheblich erhöhen lässt. Die Hintergründe.
Forscher des Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) haben neuartige luftstabile organische Moleküle entwickelt. Diese sollen das Potenzial haben, die Lebensdauer von Batterien deutlich zu erhöhen. Die sogenannten Naphthalin-Derivate würden die Luftstabilität und Zyklusleistung von organischen redoxaktiven Molekülen (ORAMs) in wässrigen organischen Flussbatterien (AOFBs) erheblich verbessern.
Das führt unter anderem zu einer verlängerten Batterielebensdauer. Die Entwicklung könnte eine nachhaltige Energiespeicherung auf kostengünstige Weise ermöglichen. Denn ORAMs sind massenhaft verfügbar und lassen sich durch einfache chemische und elektrochemische Methoden synthetisieren.
Luftstabile Moleküle sollen Lebensdauer von Flüssigbatterien erhöhen
Ein Hauptproblem bei ORAMs ist jedoch die Instabilität beim Kontakt mit Luft. Die Folge: ein irreversibler Kapazitätsverlust, der Lebensdauer von Batterien negativ beeinflusst. Doch durch die Verwendung der neuen Naphthalin-Derivate mit hydrophilen Alkylamin-Gerüsten konnten die Forscher das Problem lösen.
Denn diese Gerüste schützen vor unerwünschten Nebenreaktionen und verbessern gleichzeitig die Löslichkeit in wässrigen Elektrolyten. In Tests zeigte eine organische Flussbatterie mit diesen Naphthalin-Derivaten auch nach über 850 Ladezyklen eine stabile Leistung.
Selbst bei einem kontinuierlichen Luftstrom blieb die Batterie über 600 Zyklen lang stabil. Die Ergebnisse unterstreichen damit die außergewöhnliche Luftstabilität der neuartigen Moleküle.
Skalierung für zukünftige Anwendungen noch offen
Die Forscher konnten die Herstellung der Naphthalin-Derivate auf eine Kilogramm-Skala (5 Kilogramm pro Charge) erweitern und testeten diese in einem Pilotbatteriesystem. Die Batterie erreichte eine relativ hohe Zyklen-Stabilität von über 270 Ladezyklen, bei denen die Kapazität pro Zyklus nur um 0,05 Prozent abnahm.
Die Forschungsergebnisse könnten den Weg für die Entwicklung von langlebigen, Luft-stabilen Energiespeichersystemen ebnen. Im Rahmen der Energiewende spielen diese insbesondere in der nachhaltigen Energieversorgung eine wichtige Rolle.
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