Anodenfreie Natrium- und Kalium-Metall-Batterien durch Alkalimetall-Benetzungsstrategien

Fu?r den U?bergang von fossilen Energietra?gern zu erneuerbaren Energien werden leistungsstarke, kostengu?nstige und nachhaltige elektrochemische Energiespeicher beno?tigt. Ein vielversprechender Ansatz, den ich im Rahmen meines BattFutur Vorhabens verfolgen mo?chte, sind anodenfreie Batterien mit Natrium- und Kalium-Metall-Anoden. Diese beno?tigen anodenseitig kein Interkalationsmaterial und kein zusa?tzliches Alkalimetall beim Zusammenbau der Zelle. Stattdessen wird beim ersten Ladevorgang reines Alkalimetall in die Anode abgeschieden. Dies steigert die Energiedichte um bis zu 35% und senkt die Herstellungskosten. Der Projektfokus liegt auf Natrium (Na) und Kalium (K) als Aktivmaterial, da sie nachhaltige Alternativen zum begrenzt verfu?gbaren Lithium darstellen.

Im Bereich der anodenfreien Zellen liefern flu?ssige Alkalimetallanoden in Kombination mit Festelektrolyten besonders hohe Stromdichten und Kapazita?ten. Die zentrale Herausforderung bei flu?ssigen Anoden ist jedoch das Alkalimetallmanagement. Dies beinhaltet die kontrollierte Aufnahme und vollsta?ndige Abgabe des Alkalimetalls wa?hrend des Zyklisierens, den Umgang mit den resultierenden volumetrischen A?nderungen in der Anode, sowie die Sicherstellung eines bestmo?glichen 金贝棋牌s zwischen Alkalimetall und Festelektrolyt. Nur ein effektives Alkalimetallmanagement ermo?glicht hohe Zyklenstabilita?t, sowie die effiziente Nutzung des gesamten Aktivmaterials bei geringen U?berspannungen. Durch funktionale Beschichtungen und Strukturen fu?r kontrollierte Benetzung und Kapillartransport werden wir diese Herausforderungen adressieren.