Mit einer speziellen Ummantelung bekämpfen chinesische Forscher den gefürchteten „Shuttle-Effekt“ und revolutionieren damit die Technologie von Hochtemperatur-Batterien.
Durchbruch in China
Ein Wissenschaftlerteam der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat eine innovative Lösung für ein langjähriges Problem bei thermischen Batterien entwickelt. Die Forscher konzipierten ein neuartiges Kathodenmaterial, das die Leistungsfähigkeit dieser speziellen Energiespeicher deutlich verbessert. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeit stand die Bekämpfung des sogenannten „Shuttle-Effekts“, der bislang für Materialabbau und nachlassende Kapazität verantwortlich war.
Wie das Portal „Interesting Engineering“ berichtet, bestand die Hauptschwierigkeit darin, dass sich herkömmliche Kathodenmaterialien im Elektrolyten auflösten und dadurch die Struktur der Batterie beschädigten. Der neue Ansatz nutzt eine spezielle Ummantelung aus kovalenten organischen Gerüststrukturen (COFs), die diese unerwünschten chemischen Prozesse unterbindet und den Wirkungsgrad erhöht.
Spezielle Eigenschaften
Thermalbatterien werden erst durch Hitzeeinwirkung aktiv. Sie können in kürzester Zeit hohe Energiemengen liefern, funktionieren jedoch nur für begrenzte Zeiträume. In ihrem Ruhezustand sind sie außerordentlich langlebig und können oft mehrere Jahrzehnte gelagert werden.
Diese Batterieform lässt sich nicht wieder aufladen. Ihr Einsatzgebiet liegt vorwiegend in Extremsituationen, wie sie etwa bei militärischen Anwendungen oder Tiefenbohrungen vorkommen. Als Elektrolyte dienen geschmolzene Salze, die ihre Leitfähigkeit erst bei sehr hohen Temperaturen entfalten.
Forschungsergebnisse
Die Untersuchung konzentrierte sich laut „Interesting Engineering“ auf Batteriesysteme, die im Temperaturbereich zwischen 350 und 550 Grad Celsius operieren. Professor Wang Song, einer der führenden Wissenschaftler des Projekts, erläuterte: „Unsere Ergebnisse liefern eine mechanistische Grundlage für die Entwicklung von Hochenergie-Thermalbatterien durch präzises Grenzflächen-Engineering.“
Die wissenschaftliche Dokumentation der Forschungsergebnisse erschien in der renommierten Fachpublikation „Advanced Science“.
