Das MIT entwickelt neues Material, um Batterien leistungsstärker und schneller laden zu lassen
(Bildnachweis: Massachusetts Institute of Technology)
Laut ausländischen Medienberichten haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein neues Material entwickelt, das dazu beitragen soll, dass Batterien schneller aufgeladen werden.
Die Verbesserung der Effizienz von Batterien trägt zu einer immer grüneren Zukunft bei. Allerdings weist die aktuelle fortschrittliche Batterietechnologie mehrere Nachteile auf, beispielsweise lange Ladezeiten. Eine weitere Herausforderung besteht laut den MIT-Forschern darin, beim Batteriedesign eine hohe Ladekapazität mit einer „langen Zyklenlebensdauer der Kondensatoren“ zu kombinieren.
Als derzeit weit verbreitetes elektrochemisches Gerät verfügen Lithium-Ionen-Batterien über eine hohe Ladekapazität, weisen jedoch Mängel hinsichtlich der Ladezeit auf. Forscher experimentieren mit Designs, die als Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien eine Vielzahl kostengünstiger organischer Materialien enthalten. Es wurde festgestellt, dass die Leitfähigkeit der Batterie abnahm. Wie bei anderen modularen Designansätzen ist die Kombination von Lithium-Ionen-Batterien und Kondensatoren in bestimmten Geräten zu komplex und teuer. Aufgrund dieser Probleme ist es laut MIT-Forscher Tianyang Chen „unerlässlich, Elektrodenmaterialien zu entwickeln, die die hohe Ladekapazität von Lithium-Ionen-Batterien mit der schnellen Ladung und langen Lebensdauer von Kondensatoren kombinieren.“
Das Team entwickelte eine Kombination organischer Materialien, die in Batteriekathoden (den Elektroden, die Lithium speichern, wenn sich die Batterie entlädt) verwendet werden könnten. Bisherige Versuche, organische Materialien zu verwenden, waren erfolglos, da diese sich im Elektrolyten der Batterie auflösten. „Strategien wie die Polymerisation und die Synthese organischer Moleküle mit unlöslichen Dotierungsmitteln können die Elektrodenauflösung begrenzen“, sagte Chen. „Allerdings ist es eine Herausforderung, organische Materialien zu entwickeln, die von Natur aus unlöslich sind, aber dennoch Ladung schnell transportieren und speichern können.“
Das im MIT-Labor erstellte Material konnte jedoch stabil bleiben. „Forscher berichten, dass Bis-tetraamino-p-benzochinon und sein Polymeranalogon Poly(bis-tetraamino-p-benzochinon) als organische Materialien mit pseudokapazitiven Eigenschaften „für elektrische Energiespeichergeräte“ eine hohe Ladungsspeicherkapazität bei hohen Lade-Entladeraten aufweisen. "
Das organische Material ist in der Lage, 310 mAh Ladung zu speichern, was etwa der doppelten Kapazität aktueller Lithium-Ionen-Batteriekathoden entspricht. Mit diesen Materialien kann die Ladezeit des Akkus auf 33 Sekunden verkürzt werden.
Die Verwendung reichlich vorhandener Magnesium- oder Natriumionen anstelle des begrenzten Lithiums könnte zu optimierten Ergebnissen bei geringeren Kosten führen, sagen die Forscher.
CR.GASGOO ELISA