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Energy

Aus Natrium-Leerstellen ergeben sich Feststoffbatterien

Als Elektrolyt in erschwinglichen Batterien könnte ein neuartiger Feststoff auf Natriumbasis geeignet sein, den eine Forschungsgruppe aus Marburg, Köln und Singapur untersucht hat.

02.03.2018
Roland Ackermann
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Stefanie Dehnen (rechts) und ihr Kollege Professor Dr. Bernhard Roling (Foto: Reinhold Eckstein)

Mit leistungsfähigen Energiespeichern steht und fällt die Energiewende und insbesondere der Erfolg der Elektromobilität. Während Nano One im kanadischen Vancouver bei der Kathode ansetzt und hierfür neuartige Verbundstoffe verwendet, arbeiten andere Innovatoren an Batterien mit festen Elektrolyten. Zum Kernbestand jeder Batterie gehört ein Elektrolyt, also ein Trägermaterial, in dem sich geladene Teilchen von einem Batteriepol zum anderen bewegen. Eine wichtige Klasse solcher Materialien sind feste Elektrolyte, die nicht nur sicherheitstechnische Vorteile bieten, sondern auch ein platzsparendes Batteriedesign erlauben. An solchen Lösungen arbeitet der Seiteneinsteiger Dyson , der ab etwa 2020 in den Markt für E-Fahrzeuge vorstoßen will, ebenso wie Toyota, wo man sich als führender Entwickler von Feststoffbatterien begreift. Bosch hat sich mittlerweile die DryLyte-Technologie des Startups Seeo gesichert, und auch die Lithium-Ionen-Pioniere an der University of Texas in Austin forschen auf diesem Gebiet.

Eine überraschende Neuheit kommt unterdessen aus Marburg. An der dortigen Philipps-Universität haben Prof. Dr. Stefanie Dehnen (Anorganische Chemie) und Prof. Dr. Bernhard Roling (Physikalische Chemie) Erfolge mit Natriumionen zu verzeichnen, die nicht zuletzt deshalb Vorteile hätten, weil natriumhaltige Rohstoffe in großer Fülle zur Verfügung stehen. Als bester Natriumionenleiter auf Schwefelbasis erwies sich offenbar die Verbindung Na₁₁Sn₂PS₁₂, die eine bemerkenswert hohe Leitfähigkeit aufweist. Die Forscher führen diese überraschende Eigenschaft auf das „Vorhandensein von Natrium-Leerstellen in der gegenüber den verwandten Verbindungen leicht veränderten Kristallstruktur“ zurück. Alles in allem hält die Forschungsgruppe die Verbindung für tauglich, als Elektrolyt in Feststoffbatterien Anwendung zu finden.

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