{"id":63890,"date":"2019-06-12T06:41:55","date_gmt":"2019-06-12T04:41:55","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=https%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1161329%2Fdie-keimzelle-der-biobatterie.html%3FWT.mc_id%3Dca0065%26pk_campaign%3Dca0065"},"modified":"2019-06-09T14:33:07","modified_gmt":"2019-06-09T12:33:07","slug":"die-keimzelle-der-biobatterie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/die-keimzelle-der-biobatterie\/","title":{"rendered":"Die Keimzelle der Biobatterie"},"content":{"rendered":"

Die Energieversorgung der Zukunft hat ein Speicherproblem. Um \u00fcbersch\u00fcssigen Strom von Windkraft- und Solaranlagen f\u00fcr Zeiten aufzuheben, in denen es zu wenig gibt, sind leistungsf\u00e4hige Batterien und Kondensatoren gefragt, die aus m\u00f6glichst ungiftigen und nachhaltigen Materialien bestehen sollten. Daran arbeiten Clemens Liedel und Martin Oschatz am Max-Planck-Institut f\u00fcr Kolloid- und Grenzfl\u00e4chenforschung in Potsdam.<\/strong><\/p>\n

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Nachhaltige Batteriekomponenten auf dem Pr\u00fcfstand: Mit einem Potentiostaten untersuchen Potsdamer Forscher, wie gut die Zellen etwa mit Elektroden oder einem Elektrolyt aus nachwachsenden Rohstoffen funktionieren. Zu dem Zweck laden und entladen sie die Testsysteme mehrfach und messen dabei Strom und Spannung zwischen den Polen.
Bettina Ausserhofer<\/figcaption><\/figure>\n

Ein Hauch von Vanille liegt in der Luft. Das w\u00fcrde man in einem Chemielabor nicht unbedingt erwarten. Schon gar nicht, wenn dort an Batteriematerialien geforscht wird. \u201eDas kommt vom Vanillin\u201c, sagt Clemens Liedel und schmunzelt. Aber wer sich jetzt darauf freut, dass ihm gleich Reste vom Weihnachtsgeb\u00e4ck oder von einem frisch gebackenen Geburtstagskuchen angeboten werden, wird entt\u00e4uscht. Keine Backwaren, nirgends. In Liedels Labor dient die Substanz derzeit als Ausgangsstoff f\u00fcr ein m\u00f6gliches Elektrodenmaterial der Zukunft.<\/p>\n

Clemens Liedel leitet am Max-Planck-Institut f\u00fcr Kolloid- und Grenzfl\u00e4chenforschung in Potsdam die Arbeitsgruppe \u201eNachhaltige Materialien f\u00fcr die Energiespeicherung\u201c. Der Name ist Programm. Denn im besten Falle sollen diese neuen Batteriewerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen und dabei nahezu unbegrenzt verf\u00fcgbar sein. F\u00fcr heutige Lithiumbatterien gilt genau das nicht. Lithium etwa ist ein eher seltenes Metall, von dem es weltweit nicht viele Lagerst\u00e4tten gibt. In etwa zwei Dritteln aller Lithiumbatterien ist au\u00dferdem Kobalt im Einsatz, ein Metall, dessen Gewinnung h\u00e4ufig mit sozialen und \u00f6kologischen Verwerfungen in den Herkunftsl\u00e4ndern einhergeht. Hinzu kommen Elektrolyte, die mitunter giftig oder auch brennbar sind. Angesichts des derzeit stark wachsenden Bedarfs an Speicherkapazit\u00e4t sind das noch keine optimalen Voraussetzungen.<\/p>\n

\"Gute
Gute Mischung: In den kleinen Glaskolben setzen die Potsdamer Chemiker Chitosan und Vanillin zu einem nachhaltigen Elektrodenmaterial um.
Bettina Ausserhofer<\/figcaption><\/figure>\n

Im Vanillin-Ansatz sieht Clemens Liedel eine deutlich nachhaltigere Alternative. Denn die Substanz l\u00e4sst sich aus einem der h\u00e4ufigsten Stoffe \u00fcberhaupt herstellen \u2013 aus Lignin, einer Hauptkomponente von Holz. Jahr f\u00fcr Jahr produziert die Natur viele Milliarden Tonnen davon.<\/p>\n

Aber wie kann ein organisches Molek\u00fcl als Material f\u00fcr einen Stromspeicher dienen? Schlie\u00dflich denkt man bei Batterien eher an Metalle, etwa an Blei, Cadmium oder eben Lithium. \u201eWas man braucht, sind ganz allgemein Substanzen, die Elektronen abgeben und danach auch wieder aufnehmen k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Liedel. \u201eDas k\u00f6nnen Metalle sein, die dann zu Metall-Ionen werden, aber auch organische Substanzen.\u201c<\/p>\n

Konkret schwebt den Potsdamer Forschern vor, statt schwermetallhaltiger Stoffe wie etwa Lithiumkobaltoxid Vanillin an der Kathode, also am Pluspol von Lithiumbatterien einzusetzen. Doch das ist nicht ganz einfach. Man kann ein spr\u00f6des Pulver wie oxidiertes Vanillin nicht einfach als Elektrodenmaterial verwenden. \u201eNormalerweise vermengt man die Substanz mit einem Bindemittel zu einer kompakten Masse und macht diese durch Zusatz von Kohlenstoff noch leitf\u00e4hig\u201c, erkl\u00e4rt Liedel. Das habe auch funktioniert. Allerdings war der Ansatz dem Chemiker noch nicht nachhaltig genug. Das Bindemittel, ein fluorhaltiges Polymer, bereitete ihm noch Kopfschmerzen.<\/p>\n

Zwischenzeitlich hatten die Potsdamer ihr Vanillin daher chemisch an das biobasierte Polymer Chitosan gebunden und das Ganze dann mit Ru\u00dfpartikeln vermischt \u2013 ganz ohne Bindemittel. Chitosan ist ein zucker\u00e4hnliches Polymer, das sich zum Beispiel aus der Schale von Garnelen gewinnen l\u00e4sst. Ru\u00df wird derzeit zwar noch aus fossilen Brennstoffen gewonnen, lie\u00dfe sich aber auch aus Biomasse herstellen. Ganz aktuell testen die Potsdamer ein reines Vanillin-Kohlenstoff-Gemisch, das nach einer chemischen Ver\u00e4nderung des Vanillins sowohl ohne Bindemittel als auch ohne Chitosan auskommt.<\/p>\n

Eine nachhaltigere L\u00f6sung f\u00fcr Elektrolyte<\/h3>\n

F\u00fcr den Test als Elektrodenmaterial tr\u00e4gt ein Mitarbeiter das Substanz-Gemisch hauchd\u00fcnn auf Kohlepapier auf. Daraus stanzt er ein kleines kreisrundes St\u00fcck aus, das er in ein Kunststoffgeh\u00e4use bugsiert. Danach kommen noch eine Trennmembran, ein Elektrolyt und eine Gegenelektrode in die Kammer. Damit ist die Batterie komplett. An zwei Edelstahlzylindern, die aus dem Kunststoffgeh\u00e4use ragen, l\u00e4sst sich nun die Batteriespannung messen. An diesem Tag sind es 3,1 Volt.<\/p>\n

Die Wissenschaftler testen aber nicht nur das. \u201eWir machen immer auch Langzeittests, in denen sich Entlade- und Ladevorg\u00e4nge abwechseln\u201c, sagt Liedel. \u201eSo sehen wir, ob sich unsere Elektrode \u00fcberhaupt f\u00fcr h\u00e4ufige Ladezyklen eignet.\u201c F\u00fcr wiederaufladbare Batterien nat\u00fcrlich eine zwingende Voraussetzung. Auch dabei habe der j\u00fcngste Vanillin-Ansatz schon \u00fcberzeugt.<\/p>\n

Viele Gedanken macht sich die Gruppe von Clemens Liedel auch \u00fcber k\u00fcnftige Elektrolyten. Der Elektrolyt ist jene Komponente in einer Batterie, die mit ihren beweglichen Ladungstr\u00e4gern, den Ionen, f\u00fcr den elektrischen Ladungsausgleich zwischen den beiden Polbereichen sorgt. \u00dcblicherweise besteht er aus einem an die Elektroden angepassten Leitsalz und einem L\u00f6sungsmittel. \u201eAktuell sind hier L\u00f6sungen giftiger Lithiumsalze in brennbaren organischen Carbonaten \u00fcblich\u201c, erkl\u00e4rt Liedel. Dem Chemiker schwebt eine nachhaltigere und auch sicherere L\u00f6sung vor.<\/p>\n

Auch dabei gibt es erste Erfolge. Clemens Liedel betritt ein weiteres seiner Labore, greift nach einem Rundkolben, schwenkt ihn kurz in der Luft, und schon sieht man eine farblose Masse z\u00e4h hin und her schwappen. \u201eDas ist eine ionische Fl\u00fcssigkeit\u201c, sagt Liedel. So nennt man Salze, die schon bei Temperaturen unter 100 Grad Celsius fl\u00fcssig sind. Wie f\u00fcr Salze kennzeichnend bestehen sie aus positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen. \u201eIonische Fl\u00fcssigkeiten sind gut leitend f\u00fcr andere Ionen, kaum fl\u00fcchtig und damit auch schwer entflammbar\u201c, erkl\u00e4rt er, warum sich diese Stoffgruppe als L\u00f6sungsmittel f\u00fcr Elektrolyten empfiehlt.<\/p>\n

Und: Ionische Fl\u00fcssigkeiten gibt es auf rein organischer Basis; sie lassen sich somit im besten Falle aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen. F\u00fcr Liedel ist noch etwas wichtig: \u201eSie sind chemisch gut designbar.\u201c So l\u00e4sst sich sowohl die Ionenleitf\u00e4higkeit der Molek\u00fcle gut einstellen als auch der Temperaturbereich, in dem sie fl\u00fcssig sind. Inzwischen hat seine Gruppe eine geeignete ionische Fl\u00fcssigkeit gefunden, die sich bereits zur H\u00e4lfte aus nachwachsenden Rohstoffen herstellen l\u00e4sst.<\/p>\n

Hochzeit der Batteriekomponenten<\/h3>\n
\"Gebackener
Gebackener Stromspeicher: Um ein Material f\u00fcr leistungsf\u00e4hige Superkondensatoren herzustellen, f\u00fcllen die Potsdamer Chemiker eine hochkonzentrierte w\u00e4ssrige L\u00f6sung der Ausgangsstoffe Zucker und Salz in eine Form aus Quarz (Siliciumdioxid, 1). Unter Hitze und Luftabschluss verwandelt sich der Zucker in Kohlenstoff, in dem das verdampfende Salz Poren hinterl\u00e4sst (2). Die Siliciumdioxidform \u00e4tzen die Forscher weg, sodass nur das por\u00f6se Kohlenstoffmaterial zur\u00fcckbleibt (3).
MPI f\u00fcr Kolloid- und Grenzfl\u00e4chenforschung<\/figcaption><\/figure>\n

In kommerziellen Batterien liegen die beiden Pole in der Regel dicht beieinander. Um einen elektrischen Kurzschluss zu vermeiden, befindet sich zwischen ihnen noch eine feinporige Trennwand. Dieser Separator ist f\u00fcr die Ionen des Elektrolyten durchl\u00e4ssig. Das erlaubt den Ladungsausgleich, der n\u00f6tig ist, sobald Elektronen vom Minuspol \u00fcber einen Verbraucher zum Pluspol wandern oder wenn die Batterie geladen wird.<\/p>\n

\u00dcblicherweise dienen erd\u00f6lbasierte Kunststoffmembranen als Separator. Auch hier hat Liedels Gruppe schon eine Alternative im Angebot. Die hat sich bei den Arbeiten mit Chitosan, sozusagen ganz nebenbei, aufgetan. Die Forscher haben die Chitosan-Ketten durch den Zusatz weiterer Substanzen einfach zu einem Netzwerk an Makromolek\u00fclen mit kleinen Poren verkn\u00fcpft. Versuche damit seien bereits erfolgreich gewesen. \u201eVor allem die Anionen wandern gut durch die Poren\u201c, so Liedel.<\/p>\n

Nach so viel Grundlagenforschung an einzelnen Batteriekomponenten schwebt der Gruppe nun der n\u00e4chste gro\u00dfe Schritt vor. \u201eJetzt wollen wir versuchen, alle Ans\u00e4tze miteinander zu verheiraten\u201c, formuliert es Liedel. Also das organische Kathodenmaterial mit der ionischen Fl\u00fcssigkeit, der Chitosanmembran und einer Anode auf Natrium- oder Magnesiumbasis. \u201eWir m\u00fcssen aber noch einige Detailfragen kl\u00e4ren\u201c, sagt Liedel. Etwa die, wie gut sich die ionische Fl\u00fcssigkeit eigentlich mit einem biobasierten Elektrodenmaterial wie dem oxidierten Vanillin chemisch vertr\u00e4gt.<\/p>\n

Dass polymerbasierte Batteriewerkstoffe derzeit als besonders aussichtsreich und nachhaltig gelten, zeigt auch ein im April 2019 gestartetes Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Sechs Jahre lang wird die DFG insgesamt zw\u00f6lf Millionen Euro f\u00fcr ein entsprechendes Forschungsnetzwerk bereitstellen, zu dem auch die Gruppe von Clemens Liedel z\u00e4hlt.<\/p>\n

Das einzige Batteriebauteil, zu dem Liedel bisher keine eigene Materialforschung macht, ist der Minuspol. Aktuell besteht diese Anode meistens aus einer Lithium-Graphit-Kombination. Zwar sind bereits andere Metalle wie Natrium oder Magnesium im Gespr\u00e4ch, die deutlich besser verf\u00fcgbar und auch nachhaltiger w\u00e4ren. Allerdings gilt es noch eine Reihe technischer Fragen zu kl\u00e4ren, ehe sie in der Praxis zum Einsatz kommen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Daran arbeitet auch Martin Oschatz. Der Institutskollege hat seine Labors nur wenige Schritte von denen Liedels entfernt. Er leitet die Arbeitsgruppe \u201eKohlenstoffnanomaterialien f\u00fcr umwelt- und energierelevante Anwendungen\u201c, und zu diesen Anwendungen z\u00e4hlt auch der Einsatz in Stromspeichern. Oschatz t\u00fcftelt an Kohlenstoffmaterialien mit Poren von sehr genau definierter Gr\u00f6\u00dfe. Grunds\u00e4tzliches Ziel dabei: eine m\u00f6glichst gro\u00dfe Oberfl\u00e4che mit m\u00f6glichst vielen Stellen, an denen zum Beispiel Metallatome anhaften k\u00f6nnen. Genau das w\u00fcrde auch die Speicherdichte von Anoden verbessern.<\/p>\n

Eine Anode liefert beim Entladen die Elektronen, indem in der Regel ein Metall diese abgibt und dann als positiv geladenes Ion, also als Kation vorliegt. Am einfachsten w\u00e4ren also Elektroden aus genau diesem Metall. Doch genau dies l\u00e4sst sich bei manchen Metallen kaum realisieren. Lithium wird daher \u00fcblicherweise mit Graphit kombiniert, wobei die Lithiumatome zwischen den Kohlenstoffschichten des Graphits eingelagert werden.<\/p>\n

Por\u00f6ser Kohlenstoff f\u00fcr Superkondensatoren<\/h3>\n

Martin Oschatz arbeitet an einer \u00e4hnlichen L\u00f6sung f\u00fcr Natrium. \u201eDie Einlagerung in Graphit funktioniert mit Natrium nicht\u201c, sagt Oschatz. Der Kohlenstoffchemiker hat aber schon eine andere L\u00f6sung gefunden. Ein Kohlenstoffpolymer mit zwei wichtigen Besonderheiten: Das fl\u00e4chige Makromolek\u00fcl bildet von sich aus siebartige Poren. Und: Am Rand dieser Poren haben die Chemiker durch geschickte Wahl der Ausgangsverbindungen Stickstoffatome eingebaut. \u201eDiese sorgen daf\u00fcr, dass Metallatome stabil eingelagert werden\u201c, erkl\u00e4rt Oschatz.<\/p>\n

Allerdings gab es erst einmal noch einen Haken. Der hohe Stickstoffanteil f\u00f6rdert zwar die Bindungskraft f\u00fcr Natrium, verschlechtert aber die Leitf\u00e4higkeit f\u00fcr die Elektronen, die das Natrium bei der Entladung abgibt. \u00c4hnlich wie Liedel seine organischen Kathodenmaterialien musste auch Oschatz sein Polymer daher noch mit Ru\u00df zusammenbringen, um zu einem tauglichen Elektrodenmaterial zu gelangen. Konkret beschichten die Potsdamer dazu hauchd\u00fcnne Kohlenstofff\u00e4den mit ihrem Kohlenstoff-Stickstoff-Polymer. Die Speicherdichte ihres Materials sei f\u00fcr Natrium bereits relativ gut, sagt Oschatz nach ersten Tests.<\/p>\n

Anders als Liedel hat Oschatz nicht nur Batterien im Blick. Das stickstoffreiche por\u00f6se Kohlenstoffpolymer habe sich daneben auch schon als Katalysatormaterial f\u00fcr die energieeffiziente Synthese von Ammoniak bew\u00e4hrt. Und weil die Poren gerade Kohlendioxid-Molek\u00fcle gut festhalten, eigne sich das Material dar\u00fcber hinaus noch gut als CO2<\/sub>-Filter, etwa f\u00fcr die Rauchgasreinigung, so Oschatz zu weiteren umweltrelevanten Anwendungen.<\/p>\n

Und auch bei der Stromspeicherung hat der Chemiker noch ein anderes Einsatzgebiet als Biobatterien im Blick. Er m\u00f6chte hochpor\u00f6sen Kohlenstoff als Elektrodenmaterial in Superkondensatoren einsetzen. Die in ihnen gespeicherte Energie l\u00e4sst sich sehr schnell abrufen. Dar\u00fcber hinaus haben Kondensatoren in der Regel eine deutlich l\u00e4ngere Lebensdauer als Batterien. Allerdings ist die Energiemenge, die sich in ihnen speichern l\u00e4sst, bisher auch viel kleiner. Superkondensatoren kommen bereits dort zum Einsatz, wo kurzfristig gro\u00dfe Strommengen ben\u00f6tigt werden, etwa beim Anfahren von Stra\u00dfenbahnen. Auch manche Autos gewinnen Bremsenergie mit Superkondensatoren zur\u00fcck.<\/p>\n

Die Kondensatoren, mit denen sich Martin Oschatz besch\u00e4ftigt, speichern elektrische Energie in einem elektrischen Feld, also indem zwei Elektroden entgegengesetzt aufgeladen werden. Um die Ladung auszugleichen, lagern sich jeweils entgegengesetzt geladene Ionen aus einem Elektrolyten an den Elektroden an. Wie viel Ladung ein Kondensator speichert und wie schnell er sich l\u00e4dt beziehungsweise entl\u00e4dt, h\u00e4ngt davon ab, wie schnell die Elektroden wie viele Ionen aufnehmen und abgeben.<\/p>\n

Schon die derzeit in vielen Superkondensatoren \u00fcbliche Aktivkohle verf\u00fcgt mit rund 1500 Quadratmetern je Gramm \u00fcber reichlich Kontakt zur Au\u00dfenwelt. Doch Oschatz war damit nicht zufrieden. \u201eDie Porosit\u00e4t von Aktivkohle ist aufgrund des Herstellprozesses eher zuf\u00e4llig und v\u00f6llig ungeordnet\u201c, sagt der Chemiker. Er m\u00f6chte ein Material, dessen Oberfl\u00e4chenverlauf bis hinunter in den Bereich von Nanometern, also bis auf einige Millionstel Millimeter, klar definiert ist. Und zwar so, dass das Material beim Anlegen einer Spannung m\u00f6glichst rasch m\u00f6glichst viele Ionen aufnehmen \u2013 und auch wieder abgeben kann.<\/p>\n

Ein Parkhaus f\u00fcr Ionen<\/h3>\n

Als besonders leistungsf\u00e4higes Elektrodenmaterial f\u00fcr die Energiespeicher setzt Martin Oschatz deshalb auf ein fast reines Kohlenstoffmaterial mit einer gro\u00dfen Oberfl\u00e4che und einer ausget\u00fcftelten Porenstruktur. Es kann viel mehr Ionen schneller binden und wieder freisetzen als der stickstoffhaltige Kohlenstoff, den Oschatz\u2019 Gruppe f\u00fcr Natriumbatterien entwickelt hat. Das Elektrodenmaterial ist deshalb so leistungsf\u00e4hig, weil es entlang seiner Kontaktfl\u00e4chen mit dem<\/p>\n

Um solche Nanoparkh\u00e4user zu bauen, stellt das Team von Martin Oschatz aus einem speziellen Silicat zun\u00e4chst eine Art winziger Backformen her, deren Hohlr\u00e4ume genau dem gew\u00fcnschten Aufbau des Parkhauses entsprechen. Im Wesentlichen bestehen die Model aus unz\u00e4hligen parallel angeordneten R\u00f6hren. Der Abstand zwischen benachbarten R\u00f6hren betr\u00e4gt wenige Nanometer. Die Backformen f\u00fcllen die Forscher mit einem Gemisch aus Zucker und Salz schieben das Ganze bei rund 800 Grad in den Ofen.<\/p>\n

Unter Luftabschluss pyrolysiert der Zucker, zur\u00fcck bleibt Kohle. Das Salz dagegen verdampft im Ofen und hinterl\u00e4sst Hohlr\u00e4ume \u2013 die Parkbuchten f\u00fcr die Ionen. \u00dcber die Salzmenge steuern die Chemiker die Porengr\u00f6\u00dfe und k\u00f6nnen dabei Parkpl\u00e4tze in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von einem Nanometer oder sogar weniger zu formen. Anschlie\u00dfend l\u00f6sen die Forscher die Backform chemisch auf, und zur\u00fcck bleiben unz\u00e4hlige Kohlenstoffst\u00e4bchen, die jeweils \u00fcber kleine Stege miteinander verbunden sind. \u201eDie leeren R\u00e4ume zwischen den St\u00e4ben sind dann unsere Stra\u00dfen\u201c, sagt Oschatz. \u00dcber sie erreichen die Ionen ihre Parkpl\u00e4tze.<\/p>\n

Niedrigere Kosten je gespeicherter Kilowattstunde<\/h3>\n

Mit ihrer definiert designten Porosit\u00e4t bringen die Forscher es inzwischen auf eine spezifische Oberfl\u00e4che von bis zu 3000 Quadratmetern je Gramm. Ein halbes Fu\u00dfballfeld also in wenigen Kr\u00fcmeln Kohle. Die Gr\u00f6\u00dfe der Oberfl\u00e4che bestimmen sie mit einem Ger\u00e4t, das misst, wie viele Teilchen eines Gases an eine bestimmte Menge ihrer Materialien binden. Daraus schlie\u00dfen sie auf die spezifische Oberfl\u00e4che ihrer Substanzen.<\/p>\n

Gemessen haben sie nat\u00fcrlich auch schon, wie schnell sich ihr Material l\u00e4dt \u2013 und wieder entl\u00e4dt. \u201eWir hatten bereits Proben, die zehnmal so schnell geladen und entladen werden konnten wie Aktivkohle\u201c, sagt Oschatz. Auch die Speicherdichte habe die bisheriger Elektrodenmaterialien \u00fcbertroffen.<\/p>\n

Solche Ans\u00e4tze verfolgt auch Sebastian Pohlmann mit Interesse. Er ist Leiter Material- und Zell-Entwicklung bei Skeleton Technologies, dem einzigen Hersteller von Superkondensatoren in Europa, und t\u00fcftelt am Standort Kamenz selbst an Elektroden mit besseren Eigenschaften. \u201eMehr Ordnung in die Struktur der Porosit\u00e4t zu bringen, ist hierbei ganz wichtig\u201c, so Pohlmann.<\/p>\n

Und was ist mit der Nachhaltigkeit? Auf den ersten Blick erscheint Saccharose als wesentlicher Ausgangsstoff \u00e4hnlich nachwachsend zu sein wie das von Clemens Liedel f\u00fcr die Vanillin-Herstellung genutzte Lignin. \u201eSaccharose ist nat\u00fcrlich zun\u00e4chst ein Lebensmittel\u201c, r\u00e4umt Oschatz ein, betont aber, \u201edass die Substanz als Elektrodenrohstoff dennoch deutlich nachhaltiger als etwa Lithium oder Kobalt ist.\u201c Ein weiteres Plus f\u00fcr die Umwelt bestehe darin, Materialien mit besonders gro\u00dfer Speicherdichte und langer Lebensdauer zu entwerfen.<\/p>\n

Von den bisherigen Ergebnissen ist auch Markus Antonietti begeistert. Er leitet am Potsdamer Max-Planck-Institut f\u00fcr Kolloid- und Grenzfl\u00e4chenforschung die Abteilung Kolloidchemie, in der Clemens Liedel und Martin Oschatz forschen. Markus Anonietti h\u00e4lt es f\u00fcr denkbar, die Kosten je gespeicherter Kilowattstunde Strom mit den neuen Materialien f\u00fcr Superkondensatoren eines Tages deutlich senken zu k\u00f6nnen. Ziel m\u00fcsse es jetzt sein, die Speicherdichte so weit zu steigern, dass die Energiespeicher eines Tages vielleicht sogar den Job bisheriger Batterien \u00fcbernehmen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Und Antonietti hat noch eine Vision: \u201eIrgendwann muss jeder Haushalt \u00fcber einen eigenen Stromspeicher verf\u00fcgen und im Sommer schon die Energie f\u00fcr den n\u00e4chsten Winter laden.\u201c Das w\u00e4ren Energiemengen, die sich mit heutigen Batterien nicht nachhaltig speichern lassen. \u201eDaher brauchen wir metallfreie, am besten nachwachsende Materialien\u201c, so Antonietti. Er freut sich daher auch, wenn von Liedels Laboren manchmal ein Hauch Vanille her\u00fcberweht. K\u00fcnftige Anwender solcher Speicher k\u00e4men freilich nicht in den Genuss des Dufts. In einer Batterie verarbeitet w\u00e4re das Vanillin chemisch gebunden \u2013 und damit geruchsneutral.<\/p>\n

Auf den Punkt gebracht<\/h3>\n
    \n
  • Derzeit g\u00e4ngige Batteriesysteme basieren auf Rohstoffen, mit denen ein nachhaltiger Ausbau der Speicherkapazit\u00e4ten kaum m\u00f6glich ist.<\/li>\n
  • Max-Planck-Forscher untersuchen daher Batteriekomponenten wie Elektroden, Elektrolyte oder Separatoren aus nachwachsenden Rohstoffen wie Vanillin, Chitosan und entsprechenden ionischen Fl\u00fcssigkeiten.<\/li>\n
  • Sie versuchen auch die Speicherdichte und Lade- beziehungsweise Entladegeschwindigkeit von Superkondensatoren zu steigern, indem sie daf\u00fcr Elektrodenmaterialien mit gr\u00f6\u00dferer Oberfl\u00e4che und m\u00f6glichst genau definierter Struktur entwickeln.<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Die Energieversorgung der Zukunft hat ein Speicherproblem. Um \u00fcbersch\u00fcssigen Strom von Windkraft- und Solaranlagen f\u00fcr Zeiten aufzuheben, in denen es zu wenig gibt, sind leistungsf\u00e4hige Batterien und Kondensatoren gefragt, die aus m\u00f6glichst ungiftigen und nachhaltigen Materialien bestehen sollten. Daran arbeiten Clemens Liedel und Martin Oschatz am Max-Planck-Institut f\u00fcr Kolloid- und Grenzfl\u00e4chenforschung in Potsdam. Ein Hauch […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[15856,14051],"supplier":[1937],"class_list":["post-63890","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biobatterie","tag-energie","supplier-max-planck-institut-fuer-kolloid-und-grenzflaechenforschung"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/63890","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=63890"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/63890\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=63890"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=63890"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=63890"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=63890"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}