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KIT und Helmholtz-Institut entwickeln Elektrolyt für Calciumbatterien

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Zhirong Zhao-Karger (li.) und Zhenyou Li gelang es, vielversprechende Elektrolyte für Calciumbatterien herzustellen (Foto: kit)
Batterien auf Basis von Calcium versprechen eine günstige Herstellung und ein hohe Energiedichte. Diese Technologie aus dem Labor besitzt das Potenzial, die Lithium-Ionen-Technologie abzulösen. Mit den bislang verfügbaren Elektrolyten gelang es aber nicht, Calciumbatterien bei Zimmertemperatur aufzuladen. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science nun eine vielversprechende Elektrolytklasse vorgestellt, die das erstmals möglich macht.
Professor Maximilian Fichtner vom KIT, Direktor der Forschungsplattform CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe) erforscht mit seinem Team Calciumbatterien und weitere Speichertechnologien, denn Lithium-Ionen-Batterien kommen mit ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Verfügbarkeit an ihre Grenzen. Stattdessen setzen er und sein Team, das am Helmholtz-Institut Ulm angesiedelt ist, auf alternative Batterietechnologien. Diese basieren auf Rohstoffen, die auf der Erde viel häufiger vorkommen. Das Element Calcium hält er dabei für einen vielversprechenden Kandidaten, da es im Gegensatz zu Lithium zwei Elektronen pro Atom ab- und aufnehmen kann und weil es eine ähnliche Spannung liefert. Außerdem ist es das fünfthäufigste Element in der Erdkruste.
Doch bei der Entwicklungsarbeit zur Calciumbatterie gab es bislang eine große Hürde: Es gab bislang keine praktikablen Elektrolyte, um wiederaufladbare Calciumbatterien herzustellen. Nun gelang es den Forschern, eine Klasse neuer Elektrolyte auf Basis spezieller, organischer Calciumsalze zu synthetisieren, mit denen Ladevorgänge auch bei Zimmertemperatur möglich sind. Am Beispiel des neuen Elektrolyts Calciumtetrakis[hexafluoroisopropyloxy]borat konnten die Forscher nachweisen, dass Calciumbatterien mit hoher Energiedichte, Speicherkapazität und Schnellladefähigkeit möglich sind. Die neue Elektrolytklasse schafft nun eine wichtige Grundlage, um Calciumbatterien aus dem Labor in die Anwendung zu führen.

www.kit.edu

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