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Der schnell wachsende Markt für wiederaufladbare Batterien führt derzeit zu einem gesteigerten Interesse an den hierfür notwendigen Rohstoffen. Um m?gliche Versorgungslücken bei den bekannten Lithium-Ionen-Batterien auszuschlie?en, wird weltweit intensiv an alternativen Batteriekonzepten gearbeitet. Als attraktive Alternative gelten Natrium-Ionen-Batterien, also Batterien, bei denen auf kritische Rohstoffe wie Lithium, Kobalt oder auch Nickel verzichtet wird. An der Humboldt-Universit?t f?rdert der Europ?ische Forschungsrat (ERC) durch einen Consolidator Grant über 5 Jahre die Erforschung von Batteriezellen mit einer neuer Zellchemie im Projekt ?Solvated Ions in Solid Electrodes“ (SEED).

Der besondere Trick, den sich die Forscher:innen in dem Projekt zunutze machen liegt in einer speziellen Kombination aus Elektrolytl?sungsmitteln und Elektrodenmaterialien. ?Im Gegensatz zu Lithium-Ionenbatterien, die auf der Speicherung von Lithium-Ionen im Plus- und Minuspol der Batterie basieren, arbeiten wir zum einen mit Natrium-Ionen, wie sie auch in günstigem Kochsalz vorkommen. Zum anderen speichern wir die Natrium-Ionen gemeinsam mit ihrer Solvathülle, also L?sungsmittelmolekülen aus der Elektrolytl?sung, die beide Pole voneinander trennt. So lassen sich ganz neue Speicherreaktionen realisieren“, erkl?rt Prof. Philipp Adelhelm, Projektleiter und Professor am Institut für Chemie der Humboldt-Universit?t.

Bisher war das Konzept auf den Minuspol der Natrium-Ionen-Batterie beschr?nkt. Nun ist es den Forscher:innen um Adelhelm gelungen, das Konzept auf den Pluspol der Batterie zur erweitern.?Ihre Ergebnisse haben die Forscher:innen nun im Journal Advanced Energy Materials publiziert. Dr. Guillermo A. Ferrero, Erstautor der Publikation,?erkl?rt: ?Mit Titandisulfid und Graphit haben wir zum ersten Mal zwei Materialien kombiniert, die w?hrend des Ladens und Entladens der Batterie das gleiche L?sungsmittel aufnehmen beziehungsweise abgeben.“?Die Forscher:innen erhoffen sich durch das neue Zellkonzept, Strom besonders effizient speichern zu k?nnen und neue Elektrodenreaktionen zu entdecken.

Die Entdeckung ist auch ein Ergebnis der erfolgreich ins Leben gerufenen Forschungsgruppe ?operando?battery?analysis“, die in 2020 gemeinsam von der Humboldt-Universit?t und dem Helmholtz-Zentrum Berlin gegründet wurde.

Publikation

Co-intercalation batteries (CoIBs): Role of TiS2 as electrode for storing solvated Na ions

Guillermo A. Ferrero, Gustav ?vall, Katherine A. Mazzio, Youhyun Son, Knut Jan?en, Sebastian Risse, and Philipp Adelhelm

Advanced Energy Materials, 2022, early view, doi: 10.1002/aenm.202202377.

Funding

ERC Consolidator Grant ?Solvated Ions in Solid Electrodes: Alternative routes toward rechargeable batteries based on abundant elements“ (Grant number 864698)

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Prof. Philipp Adelhelm
Institut für Chemie der Humboldt-Universit?t zu Berlin
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Tel.: 030 2093 82612
philipp.adelhelm@hu-berlin.de

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