Neuer Elektrolyt revolutioniert Zink-Luft Batterie

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Zink-Luft-Batterien sind umweltfreundlich, sicher, kostengünstig und leistungsstark – genau die Eigenschaften, die Forscher in Batterien suchen. Forscher an der Uni Münster haben jetzt eine Lösung für die größte Schwäche von Zink-Luft-Akkus gefunden. Ein innovativer, nicht-alkalischer Elektrolyt macht sie länger nutzbar und könnte ein entscheidender Schritt in Richtung Marktreife sein.

Neuer Elektrolyt verbessert die Stabilität

Bisher hatten Zink-Luft-Batterien mit einer hohen chemischen Instabilität zu kämpfen. Schuld daran waren unerwünschte Reaktionen, verursacht von den konventionellen alkalischen Elektrolyten. Sie führten zu irreversiblen Schäden an der Batterie. Für dieses Problem haben Wissenschaftler am MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster eine Lösung entwickelt. Ihr neuer Elektrolyt verlängert die Lebensdauer von Zink-Luft-Batterien entscheidend. Wie das funktioniert, berichtet das Forscherteam um den Wissenschaftler Dr. Wei Sun im Fachmagazin „Science“.

Der nicht-alkalische, wässrige Elektrolyt verbessert demnach entscheidende Parameter der Zink-Luft-Batterie. Er basiert auf dem Salz des Zink-Trifluormethansulfonats und hat mehrere Vorteile gegenüber den sonst üblichen, stark alkalischen Elektrolyten: „Unser innovativer, nicht-alkalischer Elektrolyt bringt eine bisher unbekannte reversible Zink-Peroxid (ZnO2)/O2-Chemie für die Zink-Luft-Batterie mit sich“, erläutert Dr. Wei Sun.

Die Batterie schafft im Labor 320 Zyklen

Das Forscherteam hat den Einfluss der ZnO2/O2-Batteriechemie und die Rolle des hydrophoben Trifluormethansulfonat-Anions systematisch untersucht. Wegen der höheren chemischen Stabilität und der elektrochemischen Reversibilität wird die Zink-Anode effizienter genutzt. Dadurch lassen sich die Zink-Luft-Batterien 320 Zyklen und 1.600 Stunden in der Umgebung stabil betreiben. Neben dem Team der Uni Münster waren auch Forschende der Fudan Universität in Shanghai, der Universität für Wissenschaft und Technik in Wuhan, der Universität Maryland sowie dem US Army Research Laboratory beteiligt.

Mit dem neuen Elektrolyten hat die Zink-Luft-Batterie eine erhöhte Energiedichte und somit das Potenzial, mit Lithium-Ionen-Batterie zu konkurrieren. Doch zuerst muss die Batterie weiter verbessert werden: „Vor ihrer praktischen Anwendung bedarf diese Technologie noch weiterer, intensiver Forschung und Optimierung“, betont der Wissenschaftler Wei Sun.

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