{"id":44373,"date":"2017-07-20T06:50:09","date_gmt":"2017-07-20T04:50:09","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F164090%2Fmolekuel-aus-der-natur-macht-akku-elektrode-hochleistungsfaehig.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2017-07-17T14:09:37","modified_gmt":"2017-07-17T12:09:37","slug":"molekuel-aus-der-natur-macht-akku-elektrode-hochleistungsfaehig","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/molekuel-aus-der-natur-macht-akku-elektrode-hochleistungsfaehig\/","title":{"rendered":"Molek\u00fcl aus der Natur macht Akku-Elektrode hochleistungsf\u00e4hig"},"content":{"rendered":"<p><strong>Chlorophyll, Blut und Vitamin B12 bauen alle auf dem Molek\u00fcl Porphyrin auf. Und auch Ladegeschwindigkeit von Batterien l\u00e4sst sich deutlich steigern, wenn man Porphyrin in den Elektroden nutzt. In der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition stellen nun Forscher des KIT das neue Materialsystem vor, das Basis sein k\u00f6nnte f\u00fcr leistungsstarke Batterien und Superkondensatoren.<\/strong><\/p>\n<figure id=\"attachment_44495\" aria-describedby=\"caption-attachment-44495\" style=\"width: 186px\" class=\"wp-caption alignright\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" wp-image-44495\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/2017\/07\/2017_097_Molekuell-aus-der-Natur-macht-Akku-Elektrode-hochleistungsfaehig_72dpi-300x201.jpg\" alt=\"Das Molek\u00fcl Porphyrin \u2013 Eingebaut in Elektroden \u2013 steigert im Laborexperiment die Ladegeschwindigkeit von Batterien. (Quelle: KIT\/HIU)\" width=\"186\" height=\"125\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-44495\" class=\"wp-caption-text\">Das Molek\u00fcl Porphyrin \u2013 Eingebaut in Elektroden \u2013 steigert im Laborexperiment die Ladegeschwindigkeit von Batterien. (Quelle: KIT\/HIU)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Die Lithium-Ionen-Batterie ist die derzeit am weitesten verbreitete Batterietechnologie. Kein anderer wieder aufladbarer elektrischer Energiespeicher besitzt vergleichbar gute Eigenschaften in der Anwendung. Dies macht sie f\u00fcr Ger\u00e4te wie Laptops, Handys oder Kameras derzeit unersetzlich, auch wenn verbesserte Eigenschaften wie Schnellladef\u00e4higkeit w\u00fcnschenswert sind. Viele Materialien, die im Labor die Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, sind jedoch nicht nachhaltig, weil diese selten, teuer, giftig oder umweltsch\u00e4dlich sind. Hochleistungsf\u00e4hige Speichermaterialien, welche auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, w\u00e4ren das angestrebte Ideal.<\/p>\n<p>Eine interdisziplin\u00e4re Forschungsgruppe um Professor Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm, einer Einrichtung unter Tr\u00e4gerschaft des KIT, und Professor Mario Ruben vom Institut f\u00fcr Nanotechnologie des KIT hat nun ein neues Speichermaterial vorgestellt, welches die sehr schnelle und reversible Einlagerung von Lithium Ionen erlaubt. Dazu wurde das organische Molek\u00fcl Kupferporphyrin mit funktionellen Gruppen versehen, welche beim ersten Beladungsvorgang in der Batteriezelle eine strukturelle und elektrisch leitende Vernetzung des Materials herbeif\u00fchren. Dadurch wird die Struktur der Elektrode im Labor in hohem Ma\u00dfe stabilisiert und mehrere tausende Lade- und Entladezyklen wurden m\u00f6glich.<\/p>\n<p>Mit diesem Material wurden im Labor Speicherkapazit\u00e4ten von 130-170 Milli-Amperestunden pro Gramm (mAh\/g) gemessen \u2013 bei einer mittleren Spannung von 3 Volt \u2013 und Be- und Entladungsdauern von nur einer Minute. Aktuell betriebene Experimente deuten darauf hin, dass sich die Speicherkapazit\u00e4t um weitere 100 mAh\/g steigern l\u00e4sst und der Speicher neben Lithium auch auf mit dem wesentlich h\u00e4ufigeren Element Natrium betrieben werden kann.<\/p>\n<p>\u201ePorphyrine kommen in der Natur sehr h\u00e4ufig vor und bilden das Grundger\u00fcst des Blattgr\u00fcns (Chlorophyll), des Blutfarbstoffs von Menschen und Tieren (H\u00e4moglobin), oder von Vitamin B12\u201c, erkl\u00e4rt Fichtner. Man setzt technische Varianten solcher Materialien bereits ein etwa in der blauen Farbe von Laserdruckern oder von Autolacken. Durch die Bindung funktioneller Gruppen an das Porphyrin ist es gelungen, seine speziellen Eigenschaften erstmals auch f\u00fcr den Einsatz in elektrochemischen Speichern zu nutzen. \u201eDie Speichereigenschaften sind au\u00dfergew\u00f6hnlich, weil das Material eine Speicherkapazit\u00e4t wie ein Batteriematerial besitzt \u2013 aber so schnell arbeitet wie ein Superkondensator\u201c, so Fichtner.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Chlorophyll, Blut und Vitamin B12 bauen alle auf dem Molek\u00fcl Porphyrin auf. Und auch Ladegeschwindigkeit von Batterien l\u00e4sst sich deutlich steigern, wenn man Porphyrin in den Elektroden nutzt. In der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition stellen nun Forscher des KIT das neue Materialsystem vor, das Basis sein k\u00f6nnte f\u00fcr leistungsstarke Batterien und Superkondensatoren. 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