Ladezeiten für Batterien könnten sich deutlich verkürzen

Forscher entdecken Material für schnelle Speicher

Forscher am HIU wollen leistungsfähigere und schnellere Batterien ermöglichen. © HIU

Forscher des KIT haben ein neues Materialsystem vorgestellt, das Basis sein könnte für schnell ladende leistungsstarke Batterien und Superkondensatoren. Basis ist das Molekül Porphyrin, das auch in Chlorophyll , Blut oder dem Vitamin B12 vorkommt.

Die Lithium-Ionen-Batterie ist die derzeit am weitesten verbreitete Batterietechnologie. Viele Materialien, die im Labor die Eigenschaften dieser Batterieart verbessern, sind entweder selten, teuer, giftig oder um- weltschädlich. Forscher sind deshalb auf der Suche nach Materialien, die auf nachwachsenden Rohstoffen basieren.

Ein Molekül, das dafür in Frage kommt, ist Porphyrin. Im Labor hat es Ladezeiten von nur einer Minute ermöglicht. Eine interdisziplinäre Forschungs gruppe um Professor Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm und Professor Mario Ruben vom Institut für Nanotechnologie des KIT hat das neue Speichermaterial vorgestellt.

Dazu wurde das organische Molekül Kupferporphyrin mit funktionellen Gruppen versehen, welche beim ersten Beladungsvorgang in der Batteriezelle eine strukturelle und elektrisch leitende Vernetzung des Materials herbeiführen. Dadurch wird die Struktur der Elektrode im Labor stabilisiert und mehrere tausende Lade - und Entladezyklen möglich.

Mit diesem Material wurden im Labor Speicherkapazitäten von 130 - 170 Milli-Amperestunden pro Gramm (mAh/g ) gemessen – bei einer mittleren Spannung von 3 Volt – und Be- und Entladungsdauern von nur einer Minute. Aktuell betriebene Experimente deuten darauf hin, dass sich die Speicherkapazität um weitere 100 mAh/g steigern lässt und der Speicher neben Lithium auch mit dem wesentlich häufigeren Element Natrium betrieben werden kann. Quelle: KIT / pgl

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