{"id":249691,"date":"2020-10-13T09:00:22","date_gmt":"2020-10-13T07:00:22","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=249691"},"modified":"2020-10-13T09:00:22","modified_gmt":"2020-10-13T07:00:22","slug":"die-ideale-chemische-batterie-mit-natrium-ohne-lithium","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/die-ideale-chemische-batterie-mit-natrium-ohne-lithium\/","title":{"rendered":"Die ideale, chemische Batterie: mit Natrium, ohne Lithium"},"content":{"rendered":"\n

Autos, Handys, Kameras, die meisten Batteriebetriebenen Ger\u00e4te in unserem Alltag werden von Lithiumbatterien mit Strom versorgt. Die Nachteile dieser Speichermedien sind allerdings, dass der Elektrolyt – das Medium, das es Elektronen und positiven Ladungen erm\u00f6glicht, sich zwischen den Elektroden zu bewegen – eine entflammbare Fl\u00fcssigkeit ist. Au\u00dferdem ist Lithium eine begrenzte Ressource, deren Gewinnung zudem \u00e4u\u00dferst umstritten ist. Diese Lithiumbatterien k\u00f6nnten aber bald \u00fcberholt sein. Spezialisten f\u00fcr Kristallographie an der Universit\u00e4t Genf<\/a> (UNIGE) haben n\u00e4mlich einen nicht brennbaren, festen Elektrolyten entwickelt, der bei Raumtemperatur arbeitet.

Dieser Elektrolyt transportiert Natrium anstelle von Lithium. Natrium ist im Gegensatz zu Lithium reichlich vorhanden und erm\u00f6glicht auch leistungsf\u00e4higere Batterien. \u201eNatrium ist ein guter Kandidat, um [Lithium] zu ersetzen, da es chemische und physikalische Eigenschaften aufweist, die denen von Lithium nahekommen und \u00fcberall zu finden ist”, erkl\u00e4rt Fabrizio Murgia, Postdoc-Stipendiat der naturwissenschaftlichen Fakult\u00e4t der UNIGE. Die Eigenschaften dieser \u201eidealen” Batterien w\u00fcrden auf der kristallinen Struktur des Elektrolyten, einem aus Bor und Wasserstoff bestehenden Hydroborat, beruhen, erkl\u00e4ren die Forscher.<\/p>\n\n\n\n

Zu hohe Temperatur<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Natrium und Lithium liegen im Periodensystem nahe beieinander. \u201eDas Problem ist, dass Natrium schwerer ist als sein Vetter Lithium. Das bedeutet, dass es Schwierigkeiten hat, sich im Batterie-Elektrolyten zurechtzufinden”, sagt Matteo Brighi, Postdoc-Stipendiat an der UNIGE und Erstautor der Studie, die in der Zeitschrift Cell Reports Physical Science<\/a> ver\u00f6ffentlicht wurde. Daher m\u00fcssten Elektrolyte entwickelt werden, die Kationen wie Natrium transportieren k\u00f6nnen. Japanische und amerikanische Forscher haben bereits in den Jahren 2013 und 2014 Hydroborate als gute Natriumleiter bei \u00fcber 120\u00b0C identifiziert. Auf den ersten Blick sei dies eine zu hohe Temperatur f\u00fcr den allt\u00e4glichen Gebrauch von Batterien, \u201eaber ein Geschenk des Himmels f\u00fcr das Genfer Labor!\u201c

\u201eWir erzielten sehr gute Ergebnisse mit ausgezeichneten Eigenschaften, die mit Batterien kompatibel sind\u201c, so Radovan Cerny, Professor im Kristallographielabor der UNIGE und Projektleiter. \u201eEs ist uns gelungen, Hydroborate als Elektrolyt von Raumtemperatur bis 250 Grad Celsius ohne Sicherheitsprobleme einzusetzen. Dar\u00fcber hinaus widerstehen sie h\u00f6heren Potentialunterschieden, was bedeutet, dass die Batterien mehr Energie speichern k\u00f6nnen.”<\/p>\n\n\n\n

Praktische St\u00f6rung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dank der Kristallographie konnten die von den Wissenschaftlern ver\u00f6ffentlichten Herstellungsstrategien umgesetzt werden. \u201eUnser Artikel bietet Beispiele f\u00fcr Strukturen, mit denen die Hydroborate erzeugt und gest\u00f6rt werden k\u00f6nnen”, sagt Murgia. Die Struktur der Hydroborate lie\u00dfe Sph\u00e4ren von Bor und negativ geladenem Wasserstoff entstehen, wobei diese kugelf\u00f6rmigen R\u00e4ume gen\u00fcgend Raum f\u00fcr den Durchtritt positiv geladener Natriumionen lie\u00dfen. \u201eDa sich die negativen und positiven Ladungen jedoch gegenseitig anziehen, mussten wir eine Unordnung in der Struktur erzeugen, um die Hydroborate zu st\u00f6ren und dem Natrium die Bewegung zu erm\u00f6glichen”, erl\u00e4utert Brighi.

Laut Aussagen der Forscher ist der Artikel ist ein \u201eToolkit f\u00fcr Batterieentwickler\u201c und soll eine neue Generation von Batterien hervorbringen, die \u201estabiler und leistungsf\u00e4higer\u201c sind. Aktuell arbeiten UNIGE und EMPA<\/a> an der Entwicklung einer 4V-Natriumbatterie, die leistungsf\u00e4higer sein wird als die 2019 auf den Markt gebrachte 3V-Batterie. \u201eEin authentisches Produkt, Made in Switzerland\u2018\u201c.<\/p>\n\n\n\n

Titelbild<\/strong>: Symmetrie der St\u00f6rung. Dreidimensionale Oberfl\u00e4che der Natriumionendiffusion in einem Hydroboratkristall. Dieses neue Material bildet eine ungeordnete, aber hochsymmetrische Struktur, die eine Mobilit\u00e4t von Natrium erm\u00f6glicht, die mit der von Lithium in kommerziellen Batterien vergleichbar ist. \u00a9 UNIGE\/Brighi<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autos, Handys, Kameras, die meisten Batteriebetriebenen Ger\u00e4te in unserem Alltag werden von Lithiumbatterien mit Strom versorgt. Die Nachteile dieser Speichermedien sind allerdings, dass der Elektrolyt – das Medium, das es Elektronen und positiven Ladungen erm\u00f6glicht, sich zwischen den Elektroden zu bewegen – eine entflammbare Fl\u00fcssigkeit ist. Au\u00dferdem ist Lithium eine begrenzte Ressource, deren Gewinnung zudem […]<\/p>\n","protected":false},"author":1660,"featured_media":249690,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":""},"categories":[25213],"tags":[92524,39208,39337,107488],"location":[53262],"article_type":[],"serie":[],"archives":[],"internal_archives":[],"reboot-archive":[],"class_list":["post-249691","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nachhaltigkeit-de","tag-batterie-de","tag-empa-de","tag-lithium-de-de","tag-natrium-de","location-schweiz"],"blocksy_meta":[],"acf":{"subtitle":"F\u00fcr sichere, leistungsf\u00e4hige Batterien aus umweltfreundlichen Ressourcen muss Lithium durch Natrium ersetzt werden. Schweizer Wissenschaftler haben eine chemische L\u00f6sung gefunden.","text_display_homepage":false},"author_meta":{"display_name":"Petra Wiesmayer","author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/petra-wiesmayer\/"},"featured_img":null,"coauthors":[],"tax_additional":{"categories":{"linked":["Nachhaltigkeit<\/a>"],"unlinked":["Nachhaltigkeit<\/span>"]},"tags":{"linked":["Batterie<\/a>","Empa<\/a>","lithium<\/a>","Natrium<\/a>"],"unlinked":["Batterie<\/span>","Empa<\/span>","lithium<\/span>","Natrium<\/span>"]}},"comment_count":"0","relative_dates":{"created":"Posted 5 years ago","modified":"Updated 5 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on October 13, 2020","modified":"Updated on October 13, 2020"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on October 13, 2020 9:00 am","modified":"Updated on October 13, 2020 9:00 am"},"featured_img_caption":"","series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/249691","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1660"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=249691"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/249691\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=249691"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=249691"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=249691"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=249691"},{"taxonomy":"article_type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/article_type?post=249691"},{"taxonomy":"serie","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/serie?post=249691"},{"taxonomy":"archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/archives?post=249691"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=249691"},{"taxonomy":"reboot-archive","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/reboot-archive?post=249691"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}