Neue Zink-Wasser-Batterie - ähnlich leistungsfähig wie Lithium-Ionen-Batterie, aber nicht feuergefährlich - Forschungen an der University of Maryland

16.04.2018 23:48:09, Jürgen Auer, keine Kommentare

Batterien und Akkus sind aus vielen Bereichen kaum mehr wegzudenken. Klein und leistungsfähig sollten sie sein. Dominierend ist derzeit die Lithium-Ionen-Batterie.

Nur: Diese Technik hat einen Nachteil: Beim Überladen und beim Tiefentladen kann es zu Bränden kommen. Lithium ist selbst bereits brennbar, so daß ein "Löschen" mit Wasser fatal wäre.

Forscher der University of Maryland haben es nun geschafft, aus Zink und Wasser eine Batterie zu bauen, die es mit Lithium-Ionen-Batterien aufnehmen kann. Und die nicht brennbar ist.
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UMD scientists invent new water-based battery that won’t catch fire

https://inhabitat.com/umd-scientists-invent-new-water-based-battery-that-wont-catch-fire/

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> The team utilized elements of older zinc battery technology with novel water-in-salt electrolytes to create a battery that is not prone to catching fire.

Fei Wang, einer der beteiligten Forscher:

> “Water-based batteries could be crucial to preventing fires in electronics, but their energy storage and capacity have been limited – until now,”

Wasserbasierende Batterien seien entscheidend, um Feuer in elektronischen Bauteilen zu vermeiden, aber die Energiespeicherung und die Kapazität seien bislang limitiert gewesen.

> “For the first time, we have a battery that could compete with the lithium-ion batteries in energy density, but without the risk of explosion or fire.”

Nun gäbe es zum ersten Mal eine Batterie, die mit Lithium-Ionen-Batterien konkurrieren könne - aber ohne das Risiko einer Explosion oder eines Feuers.

Eine der neuen Fähigkeiten dieser Batterie gegenüber herkömmlichen besteht darin, daß die bisherige Unabänderlichkeit der nachlassenden Spannung und der Kapazität bei längerem Gebrauch aufgehoben sei. Das würde die Batterie auch für extreme Einsätze interessant machen - etwa im im tiefen Ozean oder im Weltall.

Der Co-Autor Chunsheng Wang:

> “Existing zinc batteries are safe and relatively inexpensive to produce, but they aren’t perfect due to poor cycle life and low energy density,”

Traditionelle Zinkbatterien seien sicher und vergleichsweise günstig herzustellen. Aber sie hätten eine geringe Energiedichte und einen schlechten Lebenszyklus.

> “We overcome these challenges by using a water-in-salt electrolyte.”

Das sei mit einem neuen "water in salt" - Elektrolyt überwunden worden.

Ein paar mehr Details gibt es in dem Bericht bei Techxplore:
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Higher-energy, safer, longer-lasting zinc battery: Researchers revive old chemistry with new electrolyte

https://techxplore.com/news/2018-04-higher-energy-safer-longer-lasting-zinc-battery.html

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> Further, in this collaborative effort, the researchers identified the fundamental reason causing irreversibility in zinc batteries - a phenomenon observed in rechargeable battery usage where the amount of charge a battery can deliver at the rated voltage decreases with use - and found a novel solution to it.

Demnach wurde die zentrale Schwäche bisheriger Zinkbatterien geknackt. Eine hoch konzentrierte Salzlösung als Elektrolyt ist entscheidend:

> "Because most water molecules in the new electrolyte are strongly bonded by the highly concentrated salt, the water in the aqueous zinc battery's electrolyte will not evaporate in an open cell. This advance revolutionizes zinc-air batteries, which are powered by oxidizing zinc with oxygen from the air, such as those used in energy grid storage"

Diese bindet die meisten Wassermoleküle so stark, daß das Wasser nicht verdampft. Das revolutioniert Zink-Luft-Batterien.

Das hört sich interessant an. Mal sehen, ob es diese neue Batterie bis zur Marktreife schafft.

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