Natrium ersetzt Lithium als Ladungsträger
Eichenblatt wird zur Öko-Batterie
publiziert: Mittwoch, 3. Feb 2016 / 09:20 Uhr
Das Eichenblatt ist für eine umweltfreundliche Batterie nützlich.
Das Eichenblatt ist für eine umweltfreundliche Batterie nützlich.

College Park/Wien - Forscher der University of Maryland haben eine umweltfreundliche Batterie auf Basis eines Eichenblattes entwickelt.

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Nach der Karbonisierung wurde das Blatt mit Natrium vollgepumpt. So konnte der Einsatz des Blattes als Negativpol oder Anode einer Batterie demonstriert werden. Obwohl heutzutage bei den meisten Batterien Lithium verwendet wird, haben sich die Wissenschaftler für das leichter verfügbare und billigere Natrium entschieden.

Ziel liegt noch in ferner Ferne

«Die - für mich interessantesten - Angaben für die Speicherkapazität sind überraschend hoch, aber natürlich ad hoc nicht überprüfbar. Sie liegen nahe an den Werten für Li/Graphit-Anoden, welche eine jahrzehntelange Entwicklungszeit hinter sich haben», schildert Hermann Kronberger vom Institut für Chemische Technologien und Analytik der Technischen Universität Wien gegenüber pressetext. Die Langzeitstabilität beziehungsweise die Kapazitätsabnahme über eine Anzahl von Lade-Entladezyklen wurde für 200 Zyklen dargestellt, interessant wäre der weitere Verlauf. «Die karbonisierten Blattstrukturen erscheinen mir jedenfalls zu fragil für eine hohe Beständigkeit», gibt der Experte zu bedenken.

«Die Natrium-Ionen-Batterie ist zukünftig eine interessante Möglichkeit, hat aber aus verschiedenen Gründen noch einen längeren Weg vor sich, um gegen Lithiumbatterien konkurrenzfähig zu sein», wendet Kronberger ein. Ein wesentlicher Grund dafür sei das, neben vielen anderen bisher ungelösten Problemen, das circa dreifache Gewicht von Natrium gegenüber Lithium, was einen entscheidenden Nachteil für mobile Anwendungen darstelle. «Dies erklärt auch, warum derzeit an keine Kommerzialisierung des beschriebenen Anodenmaterials gedacht ist», resümiert Kronberger.

Nanostruktur absorbiert Natrium

Das Blatt ist eine Stunde mit einer Temperatur von 1.000 Grad Celsius erhitzt worden, um - ähnlich der Herstellung von Holzkohle - das organische Material in möglichst reinen Kohlenstoff umzuwandeln, ohne dabei die Blattstruktur zu zerstören. An der Unterseite blieben die Poren zur Aufnahme von Flüssigkeit, was für die Absorption des Natriums notwendig ist, erhalten. Das Produkt ist ein nanostrukturierter Kohlenstoff, welcher das Natriumion absorbieren konnte. Dieses fungiert als Ladungsträger.

«Die natürliche Form eines Blattes wird den Voraussetzungen einer Batterie bereits gerecht. Eine relativ niedrige Oberfläche, die Schäden vermindert, eine Vielzahl an winzigen Strukturen, die sich nah aneinander befinden, wodurch die Platznutzung maximiert wird und interne Strukturen der richtigen Grösse und Form, um das Natrium aufzunehmen», so Studienautor Fei Shen. Der nächste Schritt bestehe darin, verschiedene Blatttypen zu analysieren, um die ideale Dicke, Struktur und Flexibilität für die Speicherung elektrischer Energie herauszufinden.

(bg/pte)

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