Energie

Lithium-Ionen-Batterien sind unverzichtbar für moderne Geräte, weshalb Forschende kontinuierlich an sichereren und effizienteren Alternativen arbeiten. Ein Forschungsteam unter Leitung des Argonne National Laboratory (DOE) und Dr. Neelima Paul und Dr. habil. Ralph Gilles vom Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) gewann neue Erkenntnisse zu festen Elektrolyten für Festkörperbatterien. Eine zentrale Rolle spielten dabei Neutronenexperimente. Die Ergebnisse könnten zur Entwicklung sichererer und leistungsfähigerer Batterien beitragen.

Eine völlig neue Verbindung mit Borsäure und Wasserstoff hat ein internationales Team um Dr. Alexander Mutschke hergestellt und mit Hilfe von Neutronen ihre Struktur aufgeklärt. Das Borathydrid könnte künftig in Brennstoffzellen, Leuchtstoffen oder in der Katalyse eingesetzt werden.

Der Kapazitätsverlust von Batterien gehört zu den größten Problemen der E-Mobilität und der Industrie. Ein Forscherteam des FRM II und anderer Institutionen überprüft nun eine Methode, mit der sich die Verteilung der Elemente in der Anode einer Batterie bestimmen und so die Alterung besser verstehen lässt.

Organische Photovoltaik könnte in billiger Massenproduktion hergestellt werden und erneuerbare Energie bereitstellen. Die Materialien sind jedoch bei Kontakt mit Sauerstoff-oder starker Bestrahlung chemisch instabil. Ein Forscherteam der Technischen Universität München (TUM) und des FRM II haben sich dem Problem nun angenommen und einen wertvollen Beitrag für die Weiterentwicklung organischer Photovoltaik-Zellen geliefert.

Fusionsforschungsreaktoren benötigen hitzebeständige Wandmaterialien. Forschende haben einen vielversprechenden Kandidaten mit Neutronen am MLZ untersucht.

Kernfusion könnte in Zukunft dabei helfen das Energieproblem zu lösen. Allerdings sind bis dahin noch zahlreiche Herausforderungen zu überwinden. Unter anderem müssen die Innenwände des Fusionsreaktors extremen Bedingungen standhalten. Positronen helfen den Forschern und Forscherinnen dabei diese Materialien zu untersuchen.

Wie werden Li-Ionen-Akkus umweltfreundlicher, günstiger und leistungsfähiger? Dieser Frage ist ein internationales Forschungsteam nachgegangen. Mit Hilfe von Neutronen- und Röntgenstrahlung untersuchten sie die kristalline Struktur eines neuen Kathodenmaterials und entdeckten dabei eine dritte, bisher unbekannte Strukturphase.

Die Speicherkapazität, Sicherheit und Lebensdauer von wiederaufladbaren Batterien muss deutlich erhöht werden, um beispielsweise zuverlässigere Elektroautos mit höherer Kilometerleistung zu produzieren. Eine Lithium-Metall-Batterie kann eine viel höhere Speicherkapazität bieten als eine Lithium-Ionen-Batterie, aber es gibt Bedenken hinsichtlich der Sicherheit. Eine Schutzbeschichtung der Anoden von Lithium-Metall-Batterien zeigt hier ein großes Potenzial für zukünftige Produkte.