Wissenschaftler der Stanford University haben eine Chlorbatterie entwickelt, die nicht nur wiederaufladbar ist, sondern etwa die sechsfache Kapazität heutiger Lithium-Ionen-Lösungen bietet. Der Durchbruch basiert auf der Stabilisierung flüchtiger Chlorreaktionen im Gerät. Es könnte eines Tages die Grundlage für leistungsstarke Akkus sein, die beispielsweise Smartphones wochenlang mit Strom versorgen, bevor sie leer sind.
Die neue Batterie wird als Alkalimetall-Chlor-Batterie bezeichnet und basiert auf einer Chemie, die erstmals in den 70er Jahren namens . auftauchte Lithiumthionylchlorid. Diese Batterien werden wegen ihrer hohen Energiedichte hoch geschätzt, sind jedoch nicht wiederaufladbar. Sie basieren auf hochreaktivem Chlor, was sie für Mehrfachanwendungen ungeeignet macht.
Wesentliche Unterschiede
In einer normalen wiederaufladbaren Batterie wandern Elektronen beim Entladen von einer Seite zur anderen und kehren dann beim Aufladen der Batterie in ihre ursprüngliche Form zurück. In diesem Fall wird jedoch das Natriumchlorid oder Lithiumchlorid in Chlor umgewandelt, das zu reaktiv ist, um mit hoher Effizienz wieder in Chlorid umgewandelt zu werden.
Die Autoren dieser neuen Studie haben möglicherweise eine Lösung für dieses Problem gefunden. Das Team experimentierte mit Natriumchlorid und Chlor, um die Leistung dieser Batterie zu verbessern, stellte jedoch fest, dass sich die Chemikalie tatsächlich stabilisiert hatte. Dadurch konnte die Batterie bis zu einem gewissen Grad aufgeladen werden. Nachfolgende Untersuchungen führten das Team zur Entwicklung eines neuen porösen Kohlenstoffelektrodenmaterials, das wie ein Schwamm wirkt, unregelmäßige Chlormoleküle absorbiert und diese sicher speichert, um sie wieder in Natrium umzuwandeln.
Das Chlormolekül wird beim Laden der Batterie in den winzigen Poren der Kohlenstoff-Nanokugeln gefangen und geschützt. Also wenn die Batterie entladen oder entladen werden muss. Wir können die Batterie entleeren und das Chlor in NaCl - Kochsalz - umwandeln und diesen Vorgang für viele Zyklen wiederholen. Wir können derzeit bis zu 200 Mal in die Pedale treten und es gibt noch Luft nach oben. Ein gut gewarteter Lithium-Ionen-Akku, um es milde auszudrücken es kann für 500-1000 Zyklen passen.
Guangzhou ZhuStanford Universität
Chlorbatterie, hohe Dichte
Durch ihre Experimente zeigte das Team auch eine sehr hohe Energiedichte für die Prototyp-Batterie. 1.200 mAh pro Gramm Elektrodenmaterial, etwa sechsmal so hoch wie die heutige Lithium-Ionen-Batterietechnologie.
Das Team stellt sich vor, dass die Batterie in Hörgeräten oder Fernbedienungen verwendet werden könnte. Es könnte auch Geräte mit Strom versorgen, die nur selten aufgeladen werden müssen (Satelliten oder Fernsensoren, die mit Sonnenenergie aufgeladen werden könnten). Für den Einsatz in Smartphones und Elektrofahrzeugen müssen Wissenschaftler die Batterie erweitern und eine geeignete Struktur konzipieren. Dies bedeutet zunächst, die Anzahl der sicheren Verwendungen zu erhöhen.
Forschung zur Chlorbatterie wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
