Lithium-Schwefel-Batterien versprechen perspektivisch eine deutlich höhere Speicherkapazität und günstigere Herstellungskosten als Lithium-Ionen-Batterien. Ein Problem ist allerdings ihre geringe Haltbarkeit. Ein Forschungsteam der Pusan National University in Südkorea hat nun ein Beschichtungsmaterial für den Batterieseparator entwickelt, das Haltbarkeit und elektrochemische Leistungen von Li-S-Batterien verbessern soll.
Als Basis für das neue Beschichtungsmaterial nutzte das Team den organischen Farbstoff Methylenblau. Diesen Farbstoff lösten sie in Anilin auf und unterzogen das Gemisch einem Plasmaverfahren und einer Wärmebehandlung. Auf diese Weise entstand den Forschern zufolge ein poröses Kohlenstoffmaterial, das sowohl mit Stickstoff als auch mit Schwefel dotiert war – beide Elemente sind in Methylenblau enthalten – und das für den Separator zwischen Kathode und Anode der Batterie verwendet werden konnte. Dank dieses Separators sei der bei bisherigen Li-S-Batterien problematische Polysulfid-Shuttle-Effekt stark abgeschwächt worden.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Methylenblau und möglicherweise auch andere Farbstoffe für Energiespeichersysteme der nächsten Generation nützlich sein können“, so Professor Seung Geol Lee. „Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse einen großen Beitrag zur Herstellung nicht nur von Lithium-Schwefel-Batterien, sondern auch von verschiedenen anderen Energiespeichersystemen wie Natrium-Ionen-Batterien leisten werden, in denen Kohlenstoffmaterialien verwendet werden können.“
Die Studie „Plasma-engineered organic dyes as efficient polysulfide-mediating layers for high performance lithium-sulfur batteries“ wird am 15. Februar 2022 in Band 430 des „Chemical Engineering Journal“ veröffentlicht (https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132679).
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