Wissenschaftler entdecken Verfahren, das zu langlebigeren Batterien führen könnte
Neue Messmethode prognostiziert die Leistung von Batteriematerialien ohne aufwendige Labortests
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Forscher der University of East London haben gemeinsam eine neue Methode entwickelt, mit der sich das Verhalten verschiedener Chemikalien vorhersagen lässt. Dies könnte dazu beitragen, diejenigen Materialien zu identifizieren, die – beispielsweise bei der Verwendung in Batterien – am ehesten zu einer Leistungssteigerung führen, ohne dass kostspielige und zeitaufwändige Experimente erforderlich sind.
Im Mittelpunkt der Methode stehen Anionen – negativ geladene Teilchen, die in Batterien und vielen anderen chemischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen. Verschiedene Anionen interagieren auf unterschiedliche Weise mit anderen Substanzen, und wie bereitwillig sie ihre Elektronen an andere Atome abgeben, kann ihr Verhalten in chemischen Reaktionen beeinflussen.
Die im „Journal of the American Chemical Society“ veröffentlichte Studie stellt eine neue Methode vor, mit der gemessen werden kann, wie verschiedene Chemikalien mit in Batterien verwendeten Materialien interagieren. Mithilfe der Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS), bei der Röntgenstrahlen auf ein Material gerichtet werden, um genau zu bestimmen, welche Elemente vorhanden sind und wie sie chemisch gebunden sind, maßen sie, wie fest bestimmte Atome innerhalb der Anionen an ihren Elektronen hielten. Anschließend nutzten sie Computermodelle, um diese Messungen virtuell nachzubilden, wodurch sie das Verhalten der vielversprechendsten Batteriematerialien ohne umfangreiche Labortests vorhersagen konnten.
Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten könnten auch über Batterien hinausgehen. Die Forscher hoffen, dass ihre Erkenntnisse letztendlich zum Aufbau einer Datenbank mit vielen verschiedenen Elementen genutzt werden können, die maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz vorantreiben und Wissenschaftlern helfen könnte, schneller neue chemische Entdeckungen zu machen.
Dr. Richard Matthews, Dozent für Physikalische und Computergestützte Chemie an der UEL und Mitautor der Studie, sagte: „Wir haben nun ein viel klareres Bild davon, wie Anionen mit anderen Materialien interagieren, und das eröffnet einige spannende Möglichkeiten. Da wir diese Wechselwirkungen vorhersagen können, können wir unsere Bemühungen auf die Materialien konzentrieren, die für bessere Batterien und darüber hinaus am vielversprechendsten sind.“
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