Mehr Reichweite durch neue Katalysatoren

Denn die Materialien dienen als Katalysatoren in sogenannten Lithium-Luft-Akkus. Dort sorgen sie für bis zu zehnmal mehr Kapazität als traditionelle Katalysatoren, so die UIC in einer Aussendung.

'Derzeit schaffen Elektroautos im Schnitt rund 160 Kilometer pro Aufladung, aber durch die Verwendung von 2D-Katalysten in Lithium-Luft-Akkus könnten wir eher 640 bis 800 Kilometer erreichen', meint Amin Salehi-Khojin, Professor für Maschinen- und Industrietechnik an der UIC. Das liegt daran, dass Lithium-Luft-Akkus als potenzielle Nachfolger der heutigen Lithium-Ionen-Technologie ohnehin mehr Kapazität bieten sollten - und die von Salehi-Khojins Team entwickelten 2D-Materialien diese offenbar nochmals deutlich steigern können.

Die Forscher haben 15 verschiedene 2D-Übergangsmetall-Dichalkogenide (TMDCs) synthetisiert. Diese Materialklasse hat elektrische Eigenschaften, die sie grundsätzlich als Katalysator interessant machen. Das Team hat dann die Performance der 15 Materialien in einem elektrochemischen System, das einen Lithium-Luft-Akku nachahmt, analysiert. 'In ihrer 2D-Ausführung haben diese TMDCs viel bessere elektronische Eigenschaften und eine größere Reaktionsoberfläche für die elektrochemischen Reaktionen in einem Akku, während ihre Struktur stabil bleibt', sagt die projektbeteiligte UIC-Doktorandin Leily Majidi.

Einige der TMDCs haben sich so als geeignet erwiesen, um eine deutlich höhere Kapazität zu erreichen. Zudem versprechen die 2D-Materialien ein schnelleres Auf- und Entladen von Akkus. Ersteres ist ein stets gefragter Vorteil, letzteres besonders nützlich in Anwendungen, wo manchmal schnell viel Energie erforderlich ist - beispielsweise das Beschleunigen von Autos. 'Diese neuen Materialien bieten einen neuen Weg, Akkus auf die nächste Stufe zu heben. Wir müssen nur Wege entwickeln, sie effizienter und in größerem Maßstab zu produzieren und zu tunen', meint Salehi-Khojin.

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