Seewasserbatterien versprechen einen kostengünstigen Ersatz für Lithiumbatterien, doch ihre Technologie ist noch weit von leistungsfähigen Energiespeichern entfernt. Südkoreanische Wissenschaftler versuchten, die Hindernisse auf dem Weg zu umgehen und schlugen eine vielversprechende Technologie zur Herstellung von Batterien ohne Lithium vor.
Meerwasser ist ein Elektrolyt in seiner reinsten Form, obwohl es sehr weit von dem Elektrolyt herkömmlicher Batterien entfernt ist. Im Meerwasser im Überschuss gelöstes Natrium kann jedoch an elektrochemischen Reaktionen in der Batterie teilnehmen und Lithium-Ionen ersetzen. Darüber hinaus können Meerwasserbatterien als Strömungssysteme verwendet werden, indem frisches Meerwasser durch sie hindurchgepumpt wird. Daher sind solche Batterien so konzipiert, dass sie funktionieren, wenn sie vollständig im Meer eingetaucht sind, und sind äußerst nützlich für die Installation auf Schiffen, Bojen, Seenotrettungssystemen usw.
Als Haupthindernis für die Entstehung von Hochleistungs-Meerwasserbatterien nannten koreanische Wissenschaftler die Komplexität der Herstellung von Anoden, die eine Dotierung mit Stickstoff und Schwefel erforderten. Anoden basieren auf Kohlenstoffmaterial, das als Gerüst dient, in das Stickstoff- und Schwefelatome eingeführt werden. Um das Problem der Entwicklung eines technologischen Verfahrens zum zuverlässigen Legieren von Anoden zu lösen, entwickelten die Forscher ein technologisches Verfahren zum „Plasma“-Legieren.
„Das als „Plasma in Flüssigkeit“ bezeichnete Verfahren beinhaltet die Herstellung einer Mischung aus Vorläufern, die Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel enthalten, gefolgt von einer Plasmaentladung in Lösung. Das Ergebnis ist ein stark mit Stickstoff und Schwefel dotiertes Material mit einer strukturellen Basis aus Graphit“, erklärt in einer Pressemitteilung der Korea Maritime and Ocean University, deren Wissenschaftler die Arbeiten durchgeführt haben.
Wie der Forschungsleiter feststellte: „Das von uns entwickelte co-dotierte Anodenmaterial zeigte eine bemerkenswerte elektrochemische Leistung in einer Meerwasserbatterie mit einer Lebensdauer von mehr als 1500 Zyklen bei einer Stromdichte von 10 A/g.“
Darüber hinaus wurde die Studie in der Fachzeitschrift Carbon veröffentlicht. Es ist zu hoffen, dass Wissenschaftler die Entwicklung weiter verbessern und eines Tages kommerzielle Meerwasserbatterien ihre Nische besetzen werden.
2022-02-09 15:03:50
Autor: Vitalii Babkin