Wasserhaltiges Kathodenmaterial verdoppelt nahezu die Speicherkapazität
Wissenschaftler der University of Surrey melden einen bedeutenden Fortschritt bei der Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien. Wie das Technikportal New Atlas berichtet, gelang es dem Team, durch ein wasserhaltiges Kathodenmaterial die Energiespeicherfähigkeit nahezu zu verdoppeln.
Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien
Bislang gelten Lithium-Ionen-Akku als Maßstab in puncto Energiedichte. Allerdings stehen sie wegen hoher Rohstoffkosten, komplexer Lithiumförderung sowie Brandrisiken zunehmend in der Kritik.
Natrium-Ionen-Akku gelten als kostengünstigere und sicherere Alternative. Natrium ist weltweit reichlich verfügbar und einfacher zu gewinnen. Ihr bislang größtes Problem war jedoch die geringere Energiedichte sowie ein höheres Gewicht.
Neuer Ansatz beim Kathodenmaterial
Das britische Forschungsteam setzte auf nanostrukturiertes, hydratisiertes Natrium-Vanadat (NVOH) als Kathodenmaterial. Üblicherweise wird dieses Material vor der Nutzung entwässert, da Wasser als leistungsmindernd galt.
Die Forscher entschieden sich jedoch bewusst dafür, die Wassermoleküle in der Kristallstruktur zu belassen. Das Ergebnis überraschte selbst die Entwickler.
Laut Studienleiter Daniel Commander zeigte das wasserhaltige Material nicht nur eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit, sondern auch eine verbesserte Stabilität im Vergleich zur konventionellen Variante.
400 Ladezyklen stabil
In Tests blieben Batterien mit der neuen Kathode über mehr als 400 Ladezyklen stabil. Die Wissenschaftler erklären den Effekt damit, dass das eingelagerte Wasser die Schichtstruktur des Materials leicht erweitert.
Dadurch:
- wird der Ionentransport erleichtert
- können mehr Natrium-Ionen eingelagert werden
- steigt die Energiedichte deutlich
Bedeutung für die Energiespeicherung
Sollten sich die Ergebnisse im industriellen Maßstab bestätigen, könnten Natrium-Ionen-Batterien künftig eine ernsthafte Alternative zu Lithium-Technologien darstellen – insbesondere für stationäre Energiespeicher und kostensensitive Anwendungen.
Die Entwicklung gilt als wichtiger Schritt hin zu nachhaltigeren und rohstoffunabhängigeren Batteriesystemen.