Forschende der Chung-Ang-Universität in Seoul haben ein Zwischenlagenmaterial für Lithium-Schwefel-Batterien entwickelt, das deren Leistungsfähigkeit verbessern soll. Das Team kombinierte poröse Kohlenstoff-Nanofasern mit einzeln eingebetteten Kobalt-Atomen, um die typischen Leistungsprobleme dieser Batterietechnologie zu verringern. Dabei sollen die sogenannten Polysulfid-Verluste und die langsame Reaktionskinetik kontrolliert werden, die die praktische Nutzung von Lithium-Schwefel-Batterien bislang eingeschränkt haben.
Erhalt von Stabilität und Leistungsfähigkeit
Das Team entwickelte ein Verfahren, bei dem Kobalt-Atome in einer N3-Koordinationsumgebung innerhalb eines hierarchisch porösen Kohlenstoffnetzwerks fixiert werden. Den Forschenden zufolge verbessert diese Kombination sowohl die Adsorption von Lithium-Polysulfiden als auch deren elektrochemische Umwandlung. Dadurch sollen die Stabilität und die Leistungsfähigkeit der Batteriezelle über viele Ladezyklen hinweg erhalten bleiben.
Direkte Integration in Pouch-Zellen möglich
Die Nanofaserstruktur dient laut der im Journal „Advanced Fiber Materials“ veröffentlichten Studie als mechanisch stabile Basis mit hoher Elektrolyt-Benetzbarkeit, während die Kobalt-Atome die katalytische Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen. Das Material sei ohne Binder verwendbar, bleibe flexibel und sei auch bei wiederholtem Biegen stabil, was eine direkte Integration in Pouch-Zellen ermögliche.
Schritt in Richtung Kommerzialisierung
Die Forschenden bewerten die Ergebnisse als Schritt in Richtung marktfähiger Lithium-Schwefel-Batterien. Laut der Universität könnten die entwickelten Materialien langfristig in Elektrofahrzeugen, stationären Energiespeichern und tragbaren Geräten zum Einsatz kommen.
