de.wedoany.com-Bericht: Ein internationales Forschungsteam hat die Machbarkeit einer effizienteren Bewegung von Chlorid-Ionen in Festkörperbatteriematerialien demonstriert. Diese Errungenschaft wurde von Wissenschaftlern aus der Schweiz, Kanada und den USA gemeinsam erzielt, mit besonderem Fokus auf Batteriesysteme für die Netzspeicherung. Das Team führte geringe Mengen an Elementen wie Calcium, Magnesium oder Strontium in das Material Lanthanoxychlorid (Lanthanum Oxychloride) ein, wobei Calcium die stärkste Wirkung zeigte und die Bewegungsgeschwindigkeit der Chlorid-Ionen um bis zu 10.000-fach erhöhte. Die Entdeckung wurde in ACS Applied Energy Materials veröffentlicht.
Chloride aus Meerwasser gehören zu den am leichtesten verfügbaren chemischen Rohstoffen der Erde, deren Reichhaltigkeit die Aufmerksamkeit von Batterieforschern auf sich zieht. Lithium-Ionen-Batterien bleiben die vorherrschende Technologie, doch für netzgebundene Energiespeicher sind Faktoren wie Materialverfügbarkeit, Kosten, Sicherheit, Versorgungssicherheit und Betriebslebensdauer wichtiger als kompakte Größe und Energiedichte. Laut Daten von Natural Resources Canada hat sich die weltweite Lithiumproduktion in den letzten fünf Jahren mehr als verdoppelt; Kanada macht 4,4 % der bekannten globalen Vorkommen aus. Die konzentrierten Reserven bergen Risiken für die langfristige Planung großer Speicherprojekte.
Die größte Herausforderung bei Chlorid-Ionen-Batterien war stets die Beweglichkeit der Ionen in festen Materialien. Professor Sarbajit Banerjee von der ETH Zürich und Leiter des Labors für Batteriewissenschaften am Paul Scherrer Institut arbeitete mit dem Doktoranden Jingxiang Cheng zusammen, um ein festes Material zu modifizieren, das Chlorid-Ionen leiten kann. Das Team führte geringe Mengen an Calcium, Magnesium oder Strontium in die atomare Struktur von Lanthanoxychlorid ein; Calcium zeigte die stärkste Wirkung und steigerte die Bewegungsgeschwindigkeit der Chlorid-Ionen um bis zu 10.000-fach. Das modifizierte Material wurde auf atomarer Ebene flexibler und verbesserte die Ionen-Transportwege. Die Canadian Light Source nutzte ultraharte Röntgenstrahlen an der VLS-PGM-Beamline, um die strukturellen Veränderungen im Inneren des Materials zu erklären.
Diese Forschung befindet sich noch in einem frühen Stadium; Chlorid-Festkörperbatterien benötigen vor Tests in Netzprojekten noch umfangreiche Entwicklungen. Mit dem Ausbau der Wind- und Solarenergie benötigt das Stromnetz Speichertechnologien mit unterschiedlichen Laufzeiten, Kostenstrukturen und Lieferketten. Die Forscher geben an, dass Chlorid-Batterien zwar keine kurzfristige Lösung darstellen, aber Teil eines breiteren Wandels hin zu Energiespeichersystemen aus reichhaltigeren Materialien sein könnten.
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