Wasserstoff zerstört Natrium-Ionen-Batterien

Forscher der University of California haben den Grund für die Selbstzerstörung der Kathode bei Natrium-Ionen-Batterien gefunden. Die Kathode besteht aus Natrium-Mangandioxid, ein Material, das sich in Anwesenheit von Wasserstoff nach und nach auflöst. Mit diesem Wissen lässt sich die Lebensdauer der Akkus erhöhen, meinen Studienleiter Chris Van de Walle und seine Mitarbeiter Zhen Zhu und Hartwin Peelaers.

Wasserstoff ist während der Herstellung des Kathodenmaterials anwesend oder es wird aus der Umwelt aufgenommen. Die Forscher wussten, dass Wasserstoff die Eigenschaften von elektronischen Werkstoffen stark verändert. Daher hätten sie die Auswirkungen des Gases auf das Kathodenmaterial untersucht. Das taten sie nicht experimentell, sondern per Simulation am Computer. Sie verwendeten ein Programm, das in der Lage ist, strukturelle und chemische Auswirkungen von Fremdstoffen auf das Kathodenmaterial zu ermitteln.

Peelaers, mittlerweile Professor für Materialwissenschaften an der University of Kansas, beschreibt das Schlüsselerlebnis so: Die Einlagerung von Wasserstoff in das Material führt dazu, dass sich Natriumatome und Mangandioxid-Moleküle voneinander trennen. Dieser Vorgang ist unumkehrbar und reduziert die Lebensdauer.

Suche nach Verkapselung

Bei der Produktion des Kathodenmaterials müsse verhindert werden, dass es mit Wasserstoff in Berührung kommt. Die fertige Kathode muss gekapselt werden, damit sie keinen Wasserstoff aus der Luftfeuchtigkeit aufnehmen kann. Während es problemlos möglich ist, die Produktion entsprechend zu verändern, sind noch Forschungsarbeiten nötig, um ein geeignetes Hüllmaterial zu finden, das die Funktionsfähigkeit der Kathode nicht beeinträchtigt. (www.pressetext.com)

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