Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, die die Lebensdauer von wässrigen Zink-Ionen-Batterien um ein Vielfaches verlängern könnte. Statt nur wenige tausend Lade- und Entladezyklen zu überstehen, könnten sie nun mehrere hunderttausend Zyklen durchhalten.
Die Hauptinnovation ist eine spezielle Schutzschicht für die Zink-Anoden der Batterien. Diese Schicht behebt frühere Probleme wie das Wachstum nadelförmiger Zinkstrukturen – bekannt als Zinkdendriten – sowie unerwünschte chemische Nebenreaktionen, die Wasserstoffbildung und Korrosion auslösen.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Roland A. Fischer, Lehrstuhl für Anorganische und Metallorganische Chemie an der TUM School of Natural Sciences, verwendet zu diesem Zweck ein einzigartiges Material: ein poröses organisches Polymer namens TpBD-2F. Dieses Material bildet einen stabilen, ultradünnen und hoch geordneten Film auf der Zinkanode, der es den Zinkionen ermöglicht, effizient durch Nanokanäle zu fließen, während er Wasser von der Anode fernhält.
Zink-Ionen-Batterien mit dieser neuen Schutzschicht könnten Lithium-Ionen-Batterien in groß angelegten Energiespeicheranwendungen ersetzen, z.B. in Kombination mit Solar- oder Windkraftwerken. Sie halten länger, sind sicherer und Zink ist sowohl günstiger als auch leichter verfügbar als Lithium.
