Australische Forscher entwickeln sichereren Elektrolyten für Natriumbatterien

Forscher der Deakin University in Victoria und der University of Queensland sagen, sie hätten ein neues und nicht brennbares Elektrolytmaterial für den Einsatz in Natriumbatterien entwickelt, das die Technologie sicherer und billiger als Lithium-Ionen-Batterien machen könnte.

Die bahnbrechende Entwicklung, über die diesen Monat in der Zeitschrift Nature Materials berichtet wurde, ist die Schaffung eines festen Polymerelektrolytmaterials, das die traditionell in Natriumbatterien verwendeten brennbaren flüssigen Lösungsmittel ersetzt.

„Die meisten Branchen, die Natriumbatterien entwickeln, verwenden im Allgemeinen kohlenstoffbasierte Elektroden und flüssige Elektrolyte, die eine geringe Kapazität haben und auch einen Brand auslösen können, wenn die Batterie überhitzt“, sagte Dr. Xiaoen Wang, der die Forschung zusammen mit Professor Maria Forsyth, ebenfalls von Deakin, leitete Institut für Grenzmaterialien der Universität.

„Wir verfolgen einen anderen Ansatz und nutzen reaktives Natriummetall als Anode, um die Batteriekapazität zu erhöhen. Dabei entwickeln wir sicherere Elektrolyte, um die Sicherheit von Natriumbatterien zu gewährleisten.“

Es war jedoch eine Schlüsselkomponente – ein fluorhaltiges Polymer – das von Dr. Cheng Zhang und Professor Andrew K. Whittaker am Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology der University of Queensland entwickelt wurde und für einen wichtigen Durchbruch sorgte.

Ursprünglich für biologische Anwendungen verwendet, ist dies das erste Mal, dass eine fluorhaltige Polymerklasse in Festkörper-Natriumbatterien verwendet wird.

Die Batterieentwicklung ist im letzten Jahrzehnt rasant vorangekommen und beschleunigt sich weiter, da Forscher und Wissenschaftler auf der ganzen Welt aufgrund der immer knapper werdenden Ressourcen, die bei der Herstellung benötigt werden, nach Alternativen zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien suchen.

„Da Lithium zu einem seltenen Gut werden könnte, ist der Preis für Lithiumbatterien hoch, während andererseits die Natriumressourcen reichlicher vorhanden sind“, sagte Dr. Wang.

„Unser Polymer wird den Einsatz von Natriumbatterien unterstützen, die im Vergleich zu Lithiumbatterien kostengünstig sind.“

Allerdings hielten Natriumbatterien früher nicht so lange wie Lithium-Ionen-Batterien und hatten auch keine so hohe Energiedichte, sodass der einzige Vorteil in der Herstellung und Lieferung bestand.

Durch die Kombination von Natriumbatterien mit den neuen Polymerelektrolyten glauben die Forscher jedoch, dass Natriumbatterien nahezu 1.000 Zyklen bieten könnten – vergleichbar mit aktuellen Lithium-Ionen-Batterien.

Die Forscher glauben auch, dass weitere Studien die Tür für den Einsatz ihrer neuen Natriumbatterien in stationären Energiespeichern oder sogar in Elektrofahrzeugen öffnen könnten. Die Tests der Batterien im kleinen Maßstab waren bereits erfolgreich, und die Forscher wollen Tests in größerem Maßstab durchführen, bevor sie sich dem Prototyping zuwenden.

Joshua S. Hill ist ein in Melbourne ansässiger Journalist, der seit über 15 Jahren über Klimawandel, saubere Technologie und Elektrofahrzeuge schreibt. Seit 2012 berichtet er für Renew Economy und The Driven über Elektrofahrzeuge und saubere Technologien. Sein bevorzugtes Fortbewegungsmittel sind seine Füße.