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pte20211117002 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Anode aus Nickelniobat revolutioniert Akkus

Forscher ersetzen Graphit und erhöhen die Geschwindigkeit des Aufladevorgangs um Faktor zehn


Neue Nickelniobat-Anode mit regelmäßiger Kristallstruktur (Foto: utwente.nl)
Neue Nickelniobat-Anode mit regelmäßiger Kristallstruktur (Foto: utwente.nl)

Twente/Jülich/Wuhan (pte002/17.11.2021/06:05) - Forscher der Universität Twente http://utwente.nl haben bei einer Lithium-Ionen-Batterie die Graphit-Anode mit einer aus Nickelniobat ersetzt und erhöhen damit die Geschwindigkeit des Aufladevorgangs um den Faktor zehn. Es handelt sich um eine Legierung aus Nickel und dem sogenannten Übergangsmetall Niob.

Langlebig trotz hoher Ladeströme

Das Team unter Beteiligung von Experten des Forschungszentrums Jülich http://fz-juelich.de und der Wuhan University of Technology http://english.whut.edu.cn erhöhen dank Nickelniobat auch die Lebensdauer der Batterien. Laut Forschungsleiter Mark Huijben verbessert sich auch die Leistung des Stromspeichers - optimal für E-Fahrzeuge oder zur Speicherung überschüssiger Wind- oder Solarenergie.

Das neue Material verändert sich selbst nach vielen ultraschnellen Ladezyklen nicht, sodass die Kapazität der Batterie erhalten bleibt, heißt es. Dies hat vor allem mit seiner regelmäßigen Kristallstruktur zu tun. Graphit dagegen leidet unter schnellem Laden. Seine Struktur verändert sich und letztlich wird die Anode so schwer geschädigt, dass die Batterie nicht mehr einsatzfähig ist. Zudem kann es passieren, dass sich Lithium auf den Graphit-Anoden ablagert, was ebenfalls die Funktion beeinträchtigt. All dies hat die Anode aus Twente nicht.

Neue Anode auch gut mit Natrium

Nickelniobat-Folien, wie für Anoden nötig, lassen sich problemlos in der geforderten Güte herstellen. Reinraumatmosphäre sei unnötig. Die Forscher haben Batterien mit der neuen Anode und unterschiedlichen Kathodenmaterialien getestet, wie sie üblicherweise verwendet werden. In allen Fällen war die Neuentwicklung den bisherigen Akkus überlegen.

Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass der neue Stromspeicher ideal wäre, um ihn in ein Energienetz, in elektrisch angetriebene Maschinen, die ein schnelles Laden und Entladen erfordern und in E-Fahrzeuge zu integrieren. Nickelniobat-Anoden könnten auch in künftigen Batterien eingesetzt werden, in denen das teure Lithium durch billiges Natrium ersetzt wird.

(Ende)
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