10.10.2022 - University of Bristol

Batterie auf Seegrasbasis stärkt Vertrauen in nachhaltige Energiespeicherung

Nanomaterialien aus Seetang zur Herstellung eines Batterieseparators, ebnen Weg für eine umweltfreundlichere und effizientere Energiespeicherung

Natrium-Metall-Batterien (SMB) sind eines der vielversprechendsten Energiespeichersysteme mit hohem Energiegehalt und niedrigen Kosten für die nächste Generation von Großanwendungen. Eines der Haupthindernisse für die Entwicklung von SMBs ist jedoch das unkontrollierte Wachstum von Dendriten, die in den Separator der Batterie eindringen und zu Kurzschlüssen führen.

Aufbauend auf früheren Arbeiten an der Universität Bristol und in Zusammenarbeit mit dem Imperial College und dem University College London ist es dem Team gelungen, einen Separator aus Zellulose-Nanomaterialien herzustellen, die aus braunen Algen gewonnen werden.

Die in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlichte Forschungsarbeit beschreibt, wie Fasern, die diese aus Algen gewonnenen Nanomaterialien enthalten, nicht nur das Eindringen von Kristallen aus den Natriumelektroden in den Separator verhindern, sondern auch die Leistung der Batterien verbessern.

"Das Ziel eines Separators ist es, die funktionierenden Teile einer Batterie (das Plus- und das Minusende) zu trennen und den freien Transport der Ladung zu ermöglichen. Wir haben gezeigt, dass Materialien auf Algenbasis den Separator sehr stark machen können und verhindern, dass er von Metallstrukturen aus Natrium durchstoßen wird. Außerdem ermöglicht er eine höhere Speicherkapazität und Effizienz, wodurch sich die Lebensdauer der Batterien erhöht - ein entscheidender Faktor, um Geräte wie Mobiltelefone wesentlich länger mit Strom zu versorgen", so Jing Wang, Erstautor und Doktorand am Bristol Composites Institute (BCI). Dr. Amaka Onyianta, ebenfalls vom BCI, der die Zellulose-Nanomaterialien entwickelt hat, war Mitautor der Forschungsarbeit.

"Ich war sehr erfreut zu sehen, dass diese Nanomaterialien in der Lage sind, die Separatormaterialien zu verstärken und unsere Fähigkeit zu verbessern, zu Batterien auf Natriumbasis überzugehen. Das bedeutet, dass wir nicht mehr auf knappe Materialien wie Lithium angewiesen sind, das oft auf unethische Weise abgebaut wird und für dessen Gewinnung viele natürliche Ressourcen, wie z. B. Wasser, verbraucht werden.

"Diese Arbeit zeigt, dass umweltfreundlichere Formen der Energiespeicherung möglich sind, ohne dass ihre Herstellung umweltschädlich ist", sagte Professor Steve Eichhorn, der die Forschung am Bristol Composites Institute leitete.

Die nächste Herausforderung besteht darin, die Produktion dieser Materialien zu steigern und die derzeitige lithiumbasierte Technologie zu ersetzen.

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