Großer Durchbruch! Dadurch wird die Lebensdauer der Batterien in Zukunft **verlängert**

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Anfang des 21. Jahrhunderts fanden wiederaufladbare Geräte, die hauptsächlich Lithiumbatterien nutzen, in vielen Bereichen breite Anwendung – darunter Mobilgeräte und neue Fahrzeuge – und brachten der Menschheit großen Nutzen. Im Laufe der Entwicklung führen jedoch die enormen Volumenänderungen des Anodenmaterials selbst während des Einbrings von Lithiumionen zu einer Reihe von Materialkollapsen und Amorphisierungen. Es wurden bereits große Fortschritte bei der Lösung des Problems des Einsturzes der Batteriestruktur erzielt. Doch was die Amorphisierung der Batterien angeht, so waren Wissenschaftler seit vielen Jahren ratlos. Eine Wende ergab sich durch die Anwendung von Natriumionen – aufgrund ihrer geringeren Kosten und größeren Verfügbarkeit könnten sie in Zukunft eine Alternative zu Lithiumbatterien werden. Allerdings weisen Natriumionen im Vergleich zu Lithiumionen während des Lade- und Entladevorgangs größere Volumensänderungen auf. Vor Kurzem haben Wissenschaftler der Fudan-Universität in unserem Land bahnbrechende Fortschritte bei der Erforschung reversibler kristalliner Phasenübergänge in den Anodenmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien erzielt. Die Forscher nutzten eine Reihe von polyphenylhaltigen Metallmolekülen mit Metallkernen als einzige Reaktionsquelle. Durch die π-π-Wechselwirkungen zwischen den Benzolringen konnten die Polyphenylmoleküle in geschlossenen Vakuumquarzröhren unter kontrollierter Temperatur an den Röhrenwänden in situ zerlegt und abgeschieden werden. Dadurch entstanden Nanopunkte aus Metallen oder Legierungen (Sb, Bi, Sn, Ge, Sb89Bi11) mit einem Durchmesser von weniger als 5 Nanometern. Diese Nanopunkte waren gleichmäßig in einem binären Metall/Kohlenstoff-Nanokompositfilm verteilt, der wiederum auf einem graphitierten Kohlenstoffgerüst basierte. Die hergestellten Verbundmembranen weisen ausgezeichnete Verarbeitungseigenschaften auf und besitzen außerdem eine Leitfähigkeit, die der des Graphits entspricht. Sie können daher ohne Einsatz von Leitmitteln direkt als Elektrodenmaterial für Natrium-Ionen-Batterien verwendet werden. Daher kann das aktive Elektrodenmaterial nach jedem Lade- und Entladezyklus schnell vom amorphen in den kristallinen Zustand zurückkehren. Diese außergewöhnliche reversible Phasenumwandlung gewährleistet eine sehr hohe Zyklustabilität sowie eine hohe Leistungsfähigkeit der Elektroden. Selbst nach 5000 Zyklen bei hohen Strömdichten von 5C und 7,5C nimmt die Kapazität der Batterie kaum ab, und die Struktur des Elektrodenmaterials bleibt weiterhin intakt. Die Quelle des Artikels ist die Website MoFan