Schwefelige Nanowšlder als Batterieelektroden

(Nanowerk News) Wissenschaftler des Fraunhofer IWS in Dresden und ihre Partner forschen an neuen Materialien f√ľr elektrische Energiespeicher der Zukunft. Sie infiltrieren z.B. einen CNT-Rasen mit Schwefel und erhalten so √§usserst preiswert neue Elektrodenwerkstoffe. Deren √§usserst hohe Kapazit√§t erm√∂glicht im Vergleich mit momentan erh√§ltlichen Li-Ionen-Batterien eine Verdopplung der Energiedichte.
Elektrische Energiespeicherung ist eine Schl√ľsseltechnologie der heutigen Zeit. Engpass f√ľr die meisten mobilen Anwendungen ist die Energiedichte erh√§ltlicher Batteriesysteme, die massgeblich die maximale Nutzungsdauer zwischen zwei Ladezyklen bestimmt. Um deutliche Leistungssteigerungen bestehender Systeme zu erreichen, ist Forschung und Entwicklung im Bereich der Elektrodenmaterialien notwendig.
CNT/Schwefel-Komposits
Schematische Abbildung des CNT/Schwefel-Komposits. (© Fraunhofer IWS Dresden)
Schwefelkathoden besitzen bemerkenswerte Vorteile gegen√ľber bisher verwendeten Elektroden: zum einen lassen sich durch die hohe Kapazit√§t des Schwefels deutlich h√∂here Energiedichten erreichen. Zum anderen ist Schwefel ein preiswerter, ungiftiger und nicht limitierter Rohstoff. Da Schwefel jedoch eine geringe Leitf√§higkeit besitzt, muss er in eine leitf√§hige Matrix eingebracht werden, um m√∂glichst auf der Nanoskala kontaktiert zu werden und damit elektrochemisch nutzbar zu sein.
Wissenschaftler des Fraunhofer IWS in Dresden haben ein nahezu perfektes Material f√ľr diese Anwendung entwickelt. Mit einem einfachen Auftragsverfahren lassen sich vertikal ausgerichtete CNT direkt auf Metallsubstraten wie z.B. Aluminium, Nickel, Edelstahl aufwachsen. In diese Struktur kann der Schwefel infiltriert werden und man erh√§lt stabile, kompakte Elektroden, ganz ohne Zusatz von Bindern oder anderen Additiven.
In dem durch das BMBF gef√∂rderten Projekt "AlkaSuSi" werden diese Materialien f√ľr die Anwendung in Lithium-Schwefel-Batterien mit den Partnern Fraunhofer ICT und CAU Kiel weiterentwickelt und untersucht. Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass die neuen Materialien mit bis zu 1300 mAh/g, bezogen auf die Masse des Schwefels, eine √§usserst hohe Kapazit√§t besitzen. Mit 900 mAh/g, bezogen auf die Masse des Komposits, √ľbertreffen sie entsprechende Werte von binderhaltigen Elektroden deutlich.
Source: Fraunhofer IWS
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