Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) haben ein neuartiges Konzept für Anodenmaterialien in Natrium-Ionen-Batterien vorgestellt. Damit sollen Effizienz und Speicherkapazität gleichzeitig erhöht werden.
Ohne Modifikation nur 18 Prozent Effizienz
Bei herkömmlichen Anoden zersetzen sich die Elektrolytmoleküle an der Hartkohlenstoffanode während des ersten Ladevorgangs, der sogenannten Formierung, und dringen in deren Poren ein. Diese Moleküle belegen „Leerräume”, die für die Speicherung von Natrium-Ionen vorgesehen sind. Ohne gezielte Materialmodifikation erreicht die anfängliche Effizienz des Batteriematerials nur 18 Prozent.
Anfangseffizienz auf 82 Prozent gesteigert
Das neu entwickelte Kern-Schale-Design setzt auf eine doppelte Struktur: Ein schwammartiger, harter Kohlenstoff im Inneren speichert die Natrium-Ionen, während eine dünne äußere Schicht störende Moleküle aus dem Elektrolyten fernhalten soll. Das Material basiert auf Aktivkohle, die laut BAM kostengünstig und umweltfreundlich verfügbar ist. Die Anfangseffizienz habe damit auf 82 Prozent gesteigert werden können. Unterdessen hält die Forschungsgruppe weitere Verbesserungen für möglich, da die Trennung von Ionenformierung und Energiespeicherung neue Materialkombinationen erlaube.
Weiterentwicklung des Anodenmaterials
Die Weiterentwicklung des Anodenmaterials soll im Berlin „Battery Lab“ erfolgen, einem Forschungsverbund der BAM, des Helmholtz-Zentrums Berlin und der Humboldt-Universität. Die Projekte „DialySorb“ und „NMR-Batt“, in deren Rahmen das Material entwickelt wurde, werden durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert.
