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Studie Forscher entwickeln Batterie mit organischer Kathode

Quelle: MIT 1 min Lesedauer

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Die Wissenschaft sucht nach Alternativen zu bisherigen Batterien. Ziel ist es, die Energiespeicher günstiger, effektiver und nachhaltiger zu machen.

Ein neues MIT-Batteriematerial könnte einen nachhaltigeren Weg für Batterien bieten. Anstelle von Kobalt oder Nickel enthält die neue Lithium-Ionen-Batterie eine Kathode, die auf organischen Materialien basiert. In diesem Bild sind die Lithiummoleküle in leuchtendem Rosa dargestellt.(Bild: MIT)
Ein neues MIT-Batteriematerial könnte einen nachhaltigeren Weg für Batterien bieten. Anstelle von Kobalt oder Nickel enthält die neue Lithium-Ionen-Batterie eine Kathode, die auf organischen Materialien basiert. In diesem Bild sind die Lithiummoleküle in leuchtendem Rosa dargestellt.
(Bild: MIT)

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Batteriekathode auf der Basis organischer Materialien entwickelt. Laut einer Mitteilung soll damit die Abhängigkeit der Industrie von seltenen Metallen wie Kobalt verringert werden können. Ein Großteil der weltweiten Kobaltvorkommen befindet sich in politisch instabilen Ländern, die Preise können stark schwanken. Der Abbau von Kobalt führe außerdem zu gefährlichen Arbeitsbedingungen und erzeugt giftige Abfälle, die Land, Luft und Wasser in der Umgebung der Minen verseuchen. Die Studie über das organische Material erschien zuerst in der Fachzeitschrift ACS Central Science.

Das neue Material könne zu wesentlich geringeren Kosten als kobalthaltige Batterien hergestellt werden und Strom ähnlich gut leiten wie Kobalt. Die neue Batterie hat auch eine vergleichbare Speicherkapazität und kann schneller aufgeladen werden als Kobaltbatterien, so die Forscher. Dieses Material besteht aus vielen Schichten eines kleinen organischen Moleküls, das drei verschmolzene hexagonale Ringe enthält. Innerhalb der Moleküle befinden sich chemische Gruppen namens Chinone, die als Elektronenreservoir dienen, und Amine, die dem Material helfen, starke Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden. Diese Wasserstoffbrückenbindungen machen das Material nicht nur sehr stabil, sondern auch unlöslich.

Laut den Forschern sind Batterien mit dem Material ähnlich leistungsstark wie kobalthaltige Batterien. Sie könnten sogar schneller geladen und entladen werden als bestehende Batterien, was die Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen beschleunigen könnte. Die wichtigsten Materialien, die zur Herstellung dieser Art von Kathode benötigt werden, sind ein Chinonvorläufer und ein Aminvorläufer, die bereits kommerziell verfügbar sind und in großen Mengen als Standardchemikalien hergestellt werden. Die Forscher schätzen, dass die Materialkosten für den Zusammenbau dieser organischen Batterien etwa ein Drittel bis die Hälfte der Kosten von Kobaltbatterien betragen könnten.

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