15.02.2022 - University of Technology, Sydney

Es liegt in der Luft - Batterieentdeckung nimmt Fahrt auf

Reichweite zwischen Ladevorgängen erhöhen: All-in-One-Molekül überwindet Hindernisse und ebnet den Weg für langlebige Lithium-Sauerstoff-Batterien

Autofahrer, die sich nur zögerlich für Elektrofahrzeuge entscheiden, geben als Hauptgrund die Angst vor der Reichweite an, die sie zwischen zwei Ladevorgängen zurücklegen können.

Forscher der University of Technology Sydney (UTS) haben ein Molekül entwickelt, mit dem die Leistung von Lithium-Sauerstoff-Batterien erhöht werden kann, so dass Elektrofahrzeuge die gleiche Reichweite wie benzinbetriebene Autos haben.

Bei Lithium-Sauerstoff-Batterien kommt eine Spitzentechnologie zum Einsatz, die darauf abzielt, durch Einatmen von Luft eine maximale Energiedichte zur Stromerzeugung zu erreichen.

Bislang waren sie jedoch mit Problemen konfrontiert, darunter eine geringe Entladekapazität, eine schlechte Energieeffizienz und starke parasitäre Reaktionen. Dieses neue All-in-One-Molekül kann diese Probleme gleichzeitig angehen.

UTS-Professor Guoxiu Wang, der das Forschungsteam im UTS-Zentrum für saubere Energietechnologie leitete, sagte, dass die aufregende Entdeckung mehrere bestehende Hindernisse beseitige und die Möglichkeit schaffe, eine langlebige, energiedichte und hocheffiziente Lithium-Sauerstoff-Batterie zu entwickeln.

"Batterien verändern sich grundlegend", sagte Professor Wang. "Sie werden den Übergang zu einer klimaneutralen Gesellschaft erleichtern und einem Land wie Australien, das reich an den grundlegenden Elementen für den Bau von Batterien ist, neue industrielle Möglichkeiten eröffnen.

"Sie werden auch den Energieversorgern helfen, die Stromqualität und -zuverlässigkeit zu verbessern und Regierungen auf der ganzen Welt dabei unterstützen, Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

Laut Professor Wang beschreibt die Studie seines Teams eine Li-O2-Batterie, die über einen neuen Lösch-/Vermittlungsmechanismus betrieben wird, der auf den direkten chemischen Reaktionen zwischen einem vielseitigen Molekül und Superoxidradikalen/Li2O2 beruht. Die Batterie weist eine 46-fache Steigerung der Entladekapazität, ein niedriges Ladeüberpotential von 0,7 V und eine ultralange Lebensdauer von mehr als 1400 Zyklen auf.

"Unser rationell gestaltetes PDI-TEMPO-Molekül eröffnet einen neuen Weg für die Entwicklung leistungsstarker Li-O2-Batterien", sagte Professor Wang.

"Die Fähigkeit von Lithium-Sauerstoff-Batterien der nächsten Generation, die Reichweite zwischen den Ladevorgängen zu erhöhen, wäre ein bedeutender Fortschritt für die Elektrofahrzeugindustrie.

"Wir sind zuversichtlich, dass unser All-in-One-Molekül die Leistung von Lithium-Sauerstoff-Batterien drastisch verbessern kann und dass die neue Generation von Lithium-Sauerstoff-Batterien praktikabel wird."

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