Holzelektrolyt für Batterien der neuen Generation bietet Rekordleitfähigkeit

Moderne Lithiumbatterien verwenden typischerweise einen flüssigen Elektrolyten, um Ionen zwischen zwei zu übertragen

Elektroden, aber Wissenschaftler studieren solideAlternativen haben einige aufregende Möglichkeiten entdeckt. Unter ihnen sind auch die Autoren der neuen Studie, die aus Holz gewonnene Zellulose als Basis für einen solchen Festelektrolyten verwendeten. Es ist hauchdünn und kann sich je nach Batteriezyklus verbiegen und wieder öffnen.

Was ist der Nachteil moderner Batterien

Einer der Nachteile der verwendeten ElektrolyteModerne Lithiumbatterien enthalten flüchtige Flüssigkeiten, die im Falle eines Kurzschlusses eine Brandgefahr darstellen. Festelektrolyte hingegen können aus nicht brennbaren Materialien hergestellt werden, machen das Gerät weniger anfällig für Dendritenbildung und könnten völlig neue Möglichkeiten für die Batteriearchitektur eröffnen.

Viele der bisher entwickelten solidenElektrolyte wurden aus keramischen Materialien hergestellt, die sehr effizient Ionen leiten, aber aufgrund ihrer Zerbrechlichkeit beim Laden und Entladen keine sehr guten Lasten tragen. Wissenschaftler der Brown University und der University of Maryland suchten nach einer Alternative und verwendeten als Ausgangspunkt Zellulose-Nanofibrillen aus Holz.

Was Wissenschaftler anbieten

Diese Polymerrohre aus Holz wurden miteinander verbundenmit Kupfer, um einen festen Ionenleiter zu schaffen, der eine keramikähnliche Leitfähigkeit aufweist und 10 bis 100 Mal besser ist als andere Polymer-Ionenleiter. Nach Ansicht des Teams liegt dies daran, dass durch die Zugabe von Kupfer Raum zwischen den Zellulosepolymerketten geschaffen wird, um „ionische Superautobahnen“ zu bilden, die es Lithiumionen ermöglichen, sich mit Rekordeffizienz fortzubewegen.

Und da das Material dünn und flexibel ist, haben Wissenschaftlerglauben, dass es den Belastungen, die sich aus dem zyklischen Gebrauch der Batterie ergeben, besser standhält. Sie behaupten auch, dass es elektrochemische Stabilität besitzt, um die Verwendung einer Lithiummetallanode und Hochspannungskathoden zu ermöglichen, oder es kann als Bindemittel für superdicke Kathoden in hochdichten Batterien dienen.

Quelle: brown.edu, Natur, Newatlas

Illustrationen: Danilo Alvesd

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