de.wedoany.com-Bericht: Forscher der University of California San Diego (UC San Diego) haben mit Hilfe von Supercomputern und Künstlicher Intelligenz die Kathodenmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien optimiert und verbessert. Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“ veröffentlicht.
Das Team nutzte den Supercomputer „Expanse“ des San Diego Supercomputer Center, um die Auswirkungen mikroskopischer Strukturanpassungen in Kathodenmaterialien auf die Speicherkapazität und Lebensdauer zu untersuchen. Die Forscher führten eine Dotierung des natriumbasierten Kathodenmaterials mit kleinen Mengen an Lithium und Titan durch. Prof. Shirley Meng von der UC San Diego erklärte: „Diese subtilen Veränderungen haben große Auswirkungen: Das modifizierte Material kann mehr Energie speichern und bleibt auch dann stabil, wenn die Batterie auf höhere Spannungen gebracht wird – eine entscheidende Voraussetzung, um mehr Energie aus jeder Ladung zu gewinnen.“
Labortests zeigten, dass die verbesserte Kathode auch nach vielen Zyklen noch eine hohe Ladekapazität beibehält und sich auch unter Hochspannungsbedingungen gut verhält. Das Forschungsteam erhielt Rechenressourcen über das ACCESS-Programm der US-amerikanischen National Science Foundation und nutzte KI-Modelle auf Basis von Grundpotentialen für atomare Großsimulationen. Die Berechnungen ergaben, dass die Zugabe von Lithium und Titan die Migration von Natriumionen fördert und gleichzeitig die Kristallstruktur stabilisiert, wodurch ein Kollaps während der Zyklen verhindert wird.
Prof. Shyue Ping Ong von der UC San Diego wies darauf hin: „Indem wir vielversprechende Designs bereits auf Expanse sichteten, bevor wir ins Labor gingen, konnten wir unsere Forschung viel schneller vorantreiben als nur mit Versuch und Irrtum.“ Natrium-Ionen-Batterien gelten aufgrund der reichlichen Verfügbarkeit und niedrigen Kosten von Natrium als potenzielle Ergänzung zu Lithium-Ionen-Batterien für großskalige Netzspeicheranwendungen. Diese Forschung bietet einen praktikablen Weg zur Verbesserung der Leistung von Natrium-Ionen-Batterien und trägt dazu bei, die Wirtschaftlichkeit von Speichersystemen für erneuerbare Energien zu fördern.
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