05.01.2021 - Westfälische Wilhelms-Universität Münster (WWU)

Innovative Batteriechemie revolutioniert Zink-Luft-Batterie

Nachhaltige Batterien der Zukunft: Entscheidende Parameter der Zink-Luft-Batterie optimiert

Leistungsstark, umweltfreundlich, sicher und gleichzeitig kostengünstig: Die Zink-Luft-Batterie gilt als attraktive Energiespeichertechnologie der Zukunft. Doch bisher kämpfte die konventionelle Zink-Luft-Batterie mit einer hohen chemischen Instabilität; parasitäre Reaktionen hervorgerufen durch den alkalischen Elektrolyten führten zu elektrochemisch irreversiblen Schäden. Mit einem innovativen, nicht-alkalischen, wässrigen Elektrolyten hat ein Forscherteam um den Wissenschaftler Dr. Wei Sun vom MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster nun eine neuartige Batteriechemie für die Zink-Luft-Batterie entwickelt, die ihre bisherigen technischen Schwächen überwindet. Die detaillierten Ergebnisse des internationalen Forschungsprojekts, an dem außerdem Forschende der Fudan Universität in Shanghai, der Universität für Wissenschaft und Technik in Wuhan, der Universität Maryland sowie dem US Army Research Laboratory beteiligt waren, hat das Wissenschaftsteam in dem Fachmagazin „Science“ veröffentlicht.

Entscheidende Parameter der Zink-Luft-Batterie optimiert

„Unser innovativer, nicht-alkalischer Elektrolyt bringt eine bisher unbekannte reversible Zink-Peroxid (ZnO2)/O2-Chemie für die Zink-Luft-Batterie mit sich“, erläutert Dr. Wei Sun. Im Vergleich zu den konventionellen, stark alkalischen Elektrolyten hat der auf dem Salz des Zink-Trifluormethansulfonats basierende wässrige Elektrolyt mehrere entscheidende Vorteile: Durch eine höhere chemische Stabilität und elektrochemische Reversibilität wird die Zink-Anode effizienter genutzt. Dadurch können die Zink-Luft-Batterien 320 Zyklen und 1.600 Stunden in der Umgebung stabil betrieben werden.

Der Einfluss der ZnO2/O2-Batteriechemie und die Rolle des hydrophoben Trifluormethansulfonat-Anions haben die Forscher mithilfe elektrochemischer, analytischer Techniken und Multiskalensimulationen systematisch untersucht. Die dabei identifizierte erhöhte Energiedichte hat nun das Potenzial, mit der derzeit marktbeherrschenden Lithium-Ionen-Batterie zu konkurrieren. „Aufgrund ihrer Vorteile wie Umweltfreundlichkeit, hoher Sicherheit und niedriger Kosten stellt die Zink-Luft-Batterie eine potenzielle alternative Batterietechnologie dar“, betont Wei Sun. „Vor ihrer praktischen Anwendung bedarf diese Technologie jedoch noch weiterer, intensiver Forschung und Optimierung".

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über WWU Münster
  • News

    Reifen aus Löwenzahn für Deutschen Zukunftspreis nominiert

    Dr. Carla Recker (Continental), Prof. Dr. Dirk Prüfer (Westfälische Wilhelms-Universität Münster) und Dr. Christian Schulze Gronover (Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME) sind mit dem gemeinsamen Projekt „Nachhaltige Reifen durch Löwenzahn – Innovationen a ... mehr

    Forscher bauen voll funktionsfähiges, hochauflösendes Mikroskop aus Lego und Handyteilen

    Die Mikroskopie ist ein unverzichtbares Werkzeug in vielen Bereichen von Wissenschaft und Medizin. Viele Menschen haben jedoch aufgrund der Kosten und Zerbrechlichkeit dieser Technologie nur begrenzten Zugang zu ihr. Forschern der Universitäten Göttingen und Münster ist es nun gelungen, sel ... mehr

    Neues Verfahren zur molekularen Funktionalisierung von Oberflächen

    Einem interdisziplinären Forscherteam ist es gelungen, stickstoffhaltige organische Moleküle als hochgeordnete Schicht auf Silizium aufzubringen. Dies öffnet neue Perspektiven für die Entwicklung leistungsfähigerer Halbleitermaterialien, welche zum Beispiel in Computern, in der Photovoltaik ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Westfaelische Wilhelms-Universität Münster (WWU), Institut für Anorganische und Analytische Chemie

    mehr

  • q&more Artikel

    Alternativen zum Tierversuch?

    Die Aufklärung des Metabolismus potenzieller neuer Wirkstoffe ist eine der großen Herausforderungen in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung. Sie ist in der Regel sehr zeitaufwändig und kostenintensiv. Klassische Ansätze basieren dabei im Wesentlichen auf In-vivo-Experimenten mit L ... mehr

    Ausdrucksstark

    Biologische Moleküle an Oberflächen zu koppeln und in dieser Form für Messverfahren, zur Analytik oder in Produktionsprozessen einzusetzen, ist ein innovativer Ansatz, der in industriellen Anwendungen zunehmend Bedeutung gewinnt. In gängigen Verfahren werden Oberflächen und biologische Mole ... mehr

  • Autoren

    Dr. Martin Vogel

    Martin Vogel, geb. 1973, hat Chemie studiert und an der Universität Münster in analytischer Chemie promoviert. Nach seiner Promotion ging er für einige Jahre an die Universität Twente in Enschede (Niederlande). Seit 2006 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Anorganische und ... mehr

    Prof. Dr. Joachim Jose

    Joachim Jose, geb. 1961, studierte Biologie an der Universität Saarbrücken, wo er promovierte. Die Habilitation erfolgte am Institut für Pharma­zeutische und Medizinische Chemie der Universität des Saarlandes. Von 2004 bis 2011 war Professor für Bioanalytik (C3) an der Heinrich-Heine-Univer ... mehr