Die Zink-Luft-Batterie gilt als attraktive Energiespeichertechnologie der Zukunft. Doch bisher kämpfte die konventionelle Zink-Luft-Batterie mit einer hohen chemischen Instabilität. Parasitäre Reaktionen hervorgerufen durch den alkalischen Elektrolyten führten zu elektrochemisch irreversiblen Schäden. Mit einem innovativen, nicht-alkalischen, wässrigen Elektrolyten hat ein Forscherteam um den Wissenschaftler Wei Sun vom MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) nun eine neuartige Batteriechemie für die Zink-Luft-Batterie entwickelt, die ihre bisherigen technischen Schwächen überwinden soll.

Entscheidende Parameter der Zink-Luft-Batterie optimiert

„Unser innovativer, nicht-alkalischer Elektrolyt bringt eine bisher unbekannte reversible Zink-Peroxid (ZnO₂)/O₂-Chemie für die Zink-Luft-Batterie mit sich“, erläutert Wei Sun. Im Vergleich zu den konventionellen, stark alkalischen Elektrolyten hat der auf dem Salz des Zink-Trifluormethansulfonats basierende wässrige Elektrolyt mehrere entscheidende Vorteile: Durch eine höhere chemische Stabilität und elektrochemische Reversibilität wird die Zink-Anode effizienter genutzt. Dadurch können die Zink-Luft-Batterien 320 Zyklen und 1.600 Stunden in der Umgebung stabil betrieben werden.

Der Einfluss der ZnO₂/O₂-Batteriechemie und die Rolle des hydrophoben Trifluormethansulfonat-Anions haben die Forscherinnen und Forscher mithilfe elektrochemischer, analytischer Techniken und Multiskalensimulationen systematisch untersucht. Die dabei identifizierte erhöhte Energiedichte hat nun das Potenzial, mit der derzeit marktbeherrschenden Lithium-Ionen-Batterie zu konkurrieren. „Aufgrund ihrer Vorteile wie Umweltfreundlichkeit, hoher Sicherheit und niedriger Kosten stellt die Zink-Luft-Batterie eine potenzielle alternative Batterietechnologie dar“, betont Wei Sun. „Vor ihrer praktischen Anwendung bedarf diese Technologie jedoch noch weiterer, intensiver Forschung und Optimierung“.

5.1.2020 | Quelle: WWU | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH