Energie

Wie können Lithium-Ionen-Akkus effizienter werden? Ein Forschendenteam mit Beteiligung von Dr. Senyshyn vom MLZ hat einen zentralen Degradationsprozess in Batteriekathode gemessen, der noch effizientere Lithium-Ionen-Akkus ermöglicht.

Um die Entwicklung von Fusionsenergiereaktoren voranzutreiben, startet an der Technischen Universität München (TUM) ein neues Verbundforschungsprojekt. Dabei sollen innovative Hochtemperatursupraleiter (HTS), die dazu dienen, das extrem heiße Plasma im Reaktor zu kontrollieren, auf ihre Eigenschaften unter Extrembedingungen untersucht werden. Neben der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der TUM sind auch das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) und das Unternehmen THEVA an dem vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Projekt HTS4Fusion beteiligt.

Lithium-Sauerstoff-Batterien könnten eines Tages die weit verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien ablösen, da sie in der Theorie eine zehnmal höhere Energiedichte haben. Allerdings ist die Technologie noch nicht reif für die kommerzielle Nutzung. Neutronen geben Aufschluss über mögliche Elektrolyte und Kathodenmaterialien.

Festkörperbatterien gelten als wichtige Zukunftstechnologie: Sie können mehr Energie speichern und bestehen nicht aus feuergefährlichen Materialien wie die derzeit üblichen Lithium-Batterien. Forschende der TUM und der TUMint.Energy Research GmbH haben nun einen wichtigen Schritt bei der Verbesserung von Festkörperbatterien gemacht. Sie entwickelten ein neues Material aus Lithium, Antimon und Scandium, das Lithiumionen über 30% schneller leitet als alle bisher bekannten Stoffe. Dabei half auch Dr. Anatoliy Senyshyn mit, Leiter der Strukturforschungsgruppe am MLZ und Instrumentwissenschaftler am SPODI.

Beim Aufladen kann die Graphitanode in einer Lithium-Ionen-Batterie (LIB) temperaturbedingten Veränderungen ausgesetzt werden, die zu strukturellem Abbau führen und die Leistung negativ beeinflussen. Röntgenstrahlen und Neutronen helfen dabei, die diesen Veränderungen zugrundeliegenden Prozesse aufzudecken.

Ein internationales Forscherteam hat ein neues Material untersucht, das für die Abtrennung von Deuterium aus Wasserstoff eingesetzt werden könnte. Deuterium wird zum Beispiel als Brennstoff in Fusionsreaktoren benötigt.

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.