Februar 2018

Erhalten wir in elektrisch aufladbaren Zink–Luft Batterien wirklich immer nur ZnO als Entladeprodukt? Metall–Luft Batterien gelten heute als eine gute Alternative, um Energie zwischenzuspeichern. Dabei ist vor allem die Zn/Luft-Batterie aufgrund von geringen Herstellungskosten, Wiederverwendbarkeit und Sicherheit ein aussichtsreicher Kandidat. Aus diesem Grund steht die Entwicklung einer wiederaufladbaren Zn/Luft-Batterie in den letzten Jahren im Fokus der Forschung, und intensive Forschungsanstrengungen wurden unternommen, um ihre Zyklenstabilität zu erhöhen.Ein Schlüsselproblem der alkalischen elektrisch wiederaufladbaren Zn/Luft-Batterie ist die elektrochemische Reaktion an der Zn-Elektrode: Das Entladeprodukt ZnO kann nicht vollständig in Zn umgewandelt werden. In Allgemeinen wird die Bildung von ZnO durch eine Vielzahl an Parametern wie lokale Konzentrationsunterschieden, den pH-Wert und Diffusion von Zn-Ionen in der alkalischen Lösung beeinflusst. In einer elektrisch wiederaufladbaren Zn/Luft-Batterie werden die Keimbildung und das Wachstum von ZnO jedoch darüber hinaus auch vom Zusammenspiel zwischen Entlade- und Ladeprozess gelenkt.Wir haben herausgefunden, dass auch Batteriekomponenten, wie beispielsweise ein Stromabnehmer aus Zinn, die Art des Entladeprodukts während der Zellzyklisierung beeinflussen können. Die Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme zeigt orthorhombische ZnSnO3- und Zn2SnO4-Kristallite umgeben von hexagonalen ZnO-Röhren, die wir nach 25 Zyklen auf der Oberfläche der Zn-Elektrode beobachtet haben. Diese und weitere Untersuchungen sind Teil des Deutsch-Japanischen BMBF-Kooperationsprojektes „Zisabi“, um einen vertieften Einblick in die Prozesse der wiederaufladbaren Zn/Luft-Batterie zu erhalten. (Bild eingereicht von Saustin Dongmo und Daniel Schroeder.)