04.11.2025
NATRIUM-IONEN-BATTERIEN SIND AUF DEM VORMARSCH
Zinn-Anode übertrifft die Energiedichte von LFP bei Natrium-Ionen-Batterien.
Forscher der UC San Diego und Unigrid Battery haben eine neue Anode auf Zinnbasis entwickelt, die eine rekordverdächtige Energiedichte für Natrium-Ionen-Batterien liefert, die die von kommerziellen Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) übertrifft. Ihr einfacher, aber leistungsfähiger Ansatz verwendet eine fast reine Zinn-Elektrode (99,5 %), um 178 Wh/kg und 417 Wh/L in Full-Pouch-Zellen zu erreichen.
DIESE STUDIE ZEIGT, DASS ZINN-ANODEN NATRIUM-IONEN-BATTERIEN IN DIE LAGE VERSETZEN KÖNNTEN, DIREKT MIT DEN FÜHRENDEN BATTERIETECHNOLOGIEN VON HEUTE ZU KONKURRIEREN:
Natrium-Ionen-Batterien werden als nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Systemen immer beliebter, aber ihre Energiedichte ist in der Regel nicht so hoch. Das Anodenmaterial ist oft der begrenzende Faktor, da herkömmlicher Hartkohlenstoff nur etwa 300 mAh g-¹ an Ladung speichert, was die Gesamtkapazität der Zelle einschränkt.
Um dies zu überwinden, haben sich die Forscher dem Zinn (Sn) zugewandt, das hochkapazitive Na-Sn-Legierungen (~847 mAh g-¹) bilden kann. Während Zinnanoden bekanntermaßen mit Problemen wie großer Volumenausdehnung und Elektrolytunverträglichkeit zu kämpfen haben, entdeckte das Team, dass nur eine minimale Modifikation für einen stabilen Zyklus erforderlich war.
Die Elektrode enthielt über 99 % aktives Zinn mit nur 0,25 % einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) und 0,25 % Bindemittel (CMC), was ausreicht, um die Durchmischung und Flexibilität zu fördern, und sich gleichzeitig auf die hohe Leitfähigkeit des Zinns stützt, um Ladungen effektiv zu transportieren.
In Verbindung mit einer Kathode aus Natriumchromoxid (NaCrO?) behielten die Pouch-Zellen nach 100 Zyklen eine Kapazität von rund 90 % bei minimalem Widerstandsaufbau. Die Mikroskopie zeigte, dass sich das Zinn während der Zyklen zu einer gleichmäßigeren, vernetzten Struktur reorganisierte, die eine gleichmäßige Verteilung des Natriums begünstigte und die Degradation unterdrückte.