Natrium-Ionen-Batterien gelten als vielversprechende, nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien. Hohe Speicherverluste beim ersten Ladezyklus bremsen jedoch bisher ihre Entwicklung. Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) haben nun ein Design für die Anode entwickelt, das Effizienz und Speicherkapazität deutlich erhöht.
Der irreversible Verlust an Speicherkapazität beim ersten Laden – noch während der Herstellung der Batterie – entsteht durch eine chemische Reaktion zwischen der Anode und dem Elektrolyten, der leitfähigen Flüssigkeit des Akkus. Dabei zersetzen sich Elektrolyt-Moleküle an der Anode aus hartem Kohlenstoff und dringen in dessen Poren ein. Sie besetzen ‚Leerstellen‘, die eigentlich für die Speicherung von Natrium-Ionen vorgesehen sind. Erst wenn sich ein stabiler Schutzfilm auf der Anode gebildet hat, kommt dieser Prozess zum Stillstand.
Der Film schützt die Anode vor weiterer Zersetzung durch den Elektrolyten, verbraucht jedoch einen Teil der speicherbaren Energie, da er teils selbst aus Natrium-Ionen besteht. Er bindet also jene Ladungsträger, die für den Ladungstransport in der Batterie zuständig sind.
Neues Anodenmaterial erforderlich (....)