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Weg mit Einweg Alternative Zink-Luft-Batterie kann jetzt aufgeladen werden

Quelle: TU Darmstadt 2 min Lesedauer

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Im Fachbereich Chemie an der TU Darmstadt haben Wissenschaftler jetzt in puncto Zink-Luft-Batterie, die leistungsstärker als Lithium-Ionen-Systeme ist, einen Durchbruch erreicht ...

Was man hier sieht, sind sogenannte Zink-Luft-Batterien, die als Knopfzellen etwa Hörgeräte mit elektrischer Energie versorgen. Sie leisten mehr als Lithium-Ionen-Batterien, doch gab es von ihnen bisher kaum wiederaufladbare Exemplare. Darmstädter Forscher ändern das derzeit ...(Bild: Battery4you)
Was man hier sieht, sind sogenannte Zink-Luft-Batterien, die als Knopfzellen etwa Hörgeräte mit elektrischer Energie versorgen. Sie leisten mehr als Lithium-Ionen-Batterien, doch gab es von ihnen bisher kaum wiederaufladbare Exemplare. Darmstädter Forscher ändern das derzeit ...
(Bild: Battery4you)

In Hörgeräten stecken sie seit Jahrzehnten – die Zink-Luft-Batterien. Sie sind nicht zuletzt technisch ausgereift und bewährt. Doch sie haben einen entscheidenden Haken, wenn sie leergelaufen sind, weil es davon bisher kaum wiederaufladbare Akku-Systeme gab, obwohl darin viel Potenzial schlummert, wie Experten von der TU Darmstadt betonen. Theoretisch könnten Zink-Luft-Batterien bis zu fünfmal mehr Energie speichern als die heute weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus. Aber auch die komplizierten chemischen Vorgänge in der Zelle, die sich technisch nur schwer beherrschen lassen, erschweren die Wiederaufladbarkeit. Genau das mache das Thema für die Grundlagenforschung aber so spannend.

Spinelle sind der Schlüssel zum Batterieerfolg

Einen wichtigen Schritt in Richtung wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie beschreibt nun die Arbeitsgruppe von Professor Jörg J. Schneider vom Fachbereich Chemie der TU Darmstadt in der Fachzeitschrift „Advanced Science". Das Team hat nämlich ein neues Material entwickelt und dessen Eigenschaften elektrochemisch untersucht. Es hat sich dabei als besonders effizienter und langlebiger Katalysator für diese Batterietype herausgestellt. Die Grundlage des Materials bilden sogenannte Spinelle. Diese Mineralgruppe ist in der Natur weit verbreitet. Ein Beispiel ist der Trevorit, der eine Verbindung aus Nickel, Eisen und Sauerstoff darstellt. In Chemie, Materialwissenschaft und Elektrotechnik werden Spinelle wegen ihrer besonderen Eigenschaften auch bereits vielfältig genutzt. Die Darmstädter haben nun winzige – nur wenige Nanometer große – Spinell-Teilchen aus Eisen und Nickel direkt fest an Kohlenstoff-Nanomaterialien gebunden, wie es heißt. Zusätzlich sind die Elemente Stickstoff und Phosphor in die Kohlenstoffoberfläche eingebaut. So entstehe ein Verbundmaterial, das verschiedene Dinge gleichzeitig könne: Es leitet Strom, ist chemisch stabil und aktiviert das zentrale Element der Batterie – den Sauerstoff.

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