Eine neue Zink-Ionen-Batterie macht sich Protonen zunutze, die bisher als Störenfriede galten, um mehr Energie speichern zu können. Die Technologie könnte eine wertvolle Ergänzung für die Stromnetze der Zukunft sein.
Aufgrund der Anforderungen moderner Energiesysteme werden klassische Lithium-Ionen-Batteriespeicher kontinuierlich weiterentwickelt. Inzwischen gibt es viele Alternativen zu dem doch vergleichsweise seltenen und umweltschädlichen Lithium. Eine neue Idee stellte kürzlich Sarah S. Park mit ihrem Team am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) vor.
Herausgekommen ist eine wasserbasierte Zink-Ionen-Batterie, die eine vergleichsweise hohe Speicherkapazität von 368,7 Milliamperestunden pro Gramm aufweisen soll. Diese ist mit bei Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Graphitanoden (372 Milliamperestunden pro Gramm) vergleichbar.
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Neue Zink-Ionen-Batterie macht aus Störenfrieden eine Ressource
Die verfügbare Kapazität soll zu 70 Prozent aus der Speicherung von Zinkionen stammen. Die übrigen 30 Prozent ergeben sich aus der Speicherung von Protonen (H+). Das Material soll zudem die Nutzung von klassischen Schnelllademethoden zulassen. Nach 500 Lade- und Entladezyklen gab die Batterie den Angaben zufolge immer noch eine stabile Leistung ab. Sarah S. Park vom KAIST dazu:
Diese Studie zeigt, dass Protonen, die zuvor als ‚Störenfriede‘ galten, welche die Batterieleistung verschlechtern könnten, stattdessen genutzt werden können, um mehr Energie zu speichern. Wir erwarten, dass die Anwendung dieses Prinzips auf verschiedene Elektrodenmaterialien zur Entwicklung von Batterien führen wird, die schnell größere Mengen an Energie speichern können.
Die Forscher teilten zudem mit, dass die Zink-Ionen-Batterie fast nicht brennbar sei und eine hohe Sicherheit biete. Durch die Verwendung von günstigeren Rohstoffen würden die Kosten im Vergleich zur klassischen Lithium-Ionen-Batterie sinken.
Eine weitere Alternative zu Energiespeichersystemen der Zukunft
Durch die Technologie könnten künftig sichere und umweltfreundliche Energiespeichersystem entstehen, die etwa das Stromnetz in leistungsarmen Stunden entlasten. Außerdem sehen die Forscher das Potenzial, dass die Steuerung der Ionenspeicher-Sequenz sich möglicherweise auf andere Elektrodenmaterialien übertragen lässt.
Trotzdem ist der aktuelle Stand bisher nicht perfekt. So muss die Reaktion mit den Protonen präzise über die Spannung gesteuert werden, da ein zu frühes Reagieren zu Nebenprodukten führen kann. Denn: Diese können die Leistung der Batterie einschränken.
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