Mobile-Menu

Nachhaltigere Power Chemiker sind dem organischen Akku auf der Spur

Quelle: Pressemitteilung der Gesellschaft Deutscher Chemiker 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.
Linde Material Handling GmbH
Metrofunk Kabel-Union GmbH
asecos GmbH

Unsere heutigen Akkus, etwa auf Lithium-Ionen-Basis, seien alles andere als nachhaltig. Besser wären aber organische Akkus mit sogenannten redox-organischen Elektrodenmaterialien (OEM).

Kommt der grüne Akku? So könnten die nicht wirklich umweltfreundlichen Lithium-Ionen-Akkus durch nachhaltigere Batteriesysteme mit redox-organischen Elektrodenmaterialien OEM (nicht verwechseln mit Originalteileherstellern) ersetzt werden, glauben Chemiker.(Bild: Wiley-VCH)
Kommt der grüne Akku? So könnten die nicht wirklich umweltfreundlichen Lithium-Ionen-Akkus durch nachhaltigere Batteriesysteme mit redox-organischen Elektrodenmaterialien OEM (nicht verwechseln mit Originalteileherstellern) ersetzt werden, glauben Chemiker.
(Bild: Wiley-VCH)

Traditionelle anorganische Elektrodenmaterialien in kommerziellen Akkumulatoren bringen ein weites Spektrum an Problemen mit sich, heißt es. Limitierte Ressourcen und toxische Elemente und deshalb Umweltprobleme sowie teilweise inakzeptable Förderbedingungen, begrenzte elektrische Kapazität, Schwierigkeiten beim Recycling und hohen Kosten, heißt die Kette aus nachdenklich machenden Aspekten mit Blick auf übliche Elektroden für Batterien. Damit, heißt es weiter, lassen sich keine nachhaltigen Akkus im großen Maßstab entwickeln. Doch solche wären für eine erfolgreiche Energiewende unabdingbar.

Organische Batterien, basierend auf den oben genannten redox-organischen Elektrodenmaterialien gelten aber als Alternative. Doch ihre Entwicklung stehe noch ganz am Anfang ihres Wegs bis zur praktischen Anwendung. Einen bedeutenden Schritt habe jetzt das Team um Chengliang Wang von der Huazhong University of Science and Technology getan. Sein Ziel ist es, OEM in Akkus mit wässrigen Elektrolyten anzuwenden. Diese sind laut Aussage der Forscher „grüner“, nachhaltiger und sogar günstiger als konventionelle organische Elektrolyte in heutigen Lithium-Ionen-Batterien.

Organische Batterien sind günstige Recycelwunder

Als OEM, also als redox-organisches Elektrodenmaterial, wählte das Team das sogenannte Azobenzol, das günstig großtechnisch hergestellt werden kann, in Wasser unlöslich ist, aber gut löslich in organischen Lösungsmitteln, wie man weiter erfährt. Während andere Atomgruppierungen meist nur ein Elektron übertragen können, ist die Azo-Gruppe (–N=N–) des Moleküls in der Lage, zwei Elektronen reversibel zu übertragen, was zu einer hohen Kapazität beiträgt, so die Forscher. Wie umfassende Analysen zeigten, wird das Azobenzol während der Entladung nach Aufnahme der zwei Elektronen in Hydrazobenzol umgewandelt, was durch eine rasche, reversible Bindung von zwei Protonen (H+) geschieht. Prototypen für Knopfzellen sowie verschieden große laminierte Pouchzellen mit Azobenzol-OEM und Gegenelektroden aus Zink erreichten bereits Kapazitäten in der Größenordnung von Ampere-Stunden, die auch nach über 200 Lade- respektive Entladezyklen nicht weniger würden.

Anders als polymere OEM ließen sich die kleinen Azobenzolmoleküle durch einfache Extraktion mit kommerziellen organischen Lösungsmitteln auch günstig recyceln. Das Elektrodenmaterial ist sowohl im geladenen als auch im ungeladenen Zustand an Luft stabil und ließ sich in jedem Ladungszustand mit Ausbeuten von über 90 Prozent recyceln. Die Rezyklate konnten außerdem direkt wieder als OEM eingesetzt werden – ohne Kapazitätseinbußen.

Diese Informationen erschien erstmals in Ramen von „Angewandte Chemie“ / Presseinfo 18/2023.

(ID:49417688)

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte