Forschende entwickeln Akkus aus defekten Solarpanels

Forschende am Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology haben einen Ansatz gefunden, um günstige Akkus aus ausrangierten Solaranlagen herzustellen. Mithilfe eines neuartigen Elektrolytdesigns haben sie kostengünstige Siliziumanoden entwickelt, wie das Institut mitteilt.

Der Fokus des Forschungsprojekts liege auf Siliziumanoden, die zur Erhöhung der Energiedichte in Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt werden. Diese Siliziumanoden dehnen sich während der Lade- und Entladezyklen aus, was zu mechanischen Brüchen führen und die Batterieleistung beeinträchtigen könne.

Das Team unter der Leitung von Guanglei Cui fand in den Siliziumpartikeln in Mikrogrösse (μm-Si), die aus Photovoltaikabfällen gewonnen werden, eine Alternative.  Diese μm-Si-Anoden weisen laut den Forschenden in Verbindung mit einem speziell entwickelten Elektrolyten auf Etherbasis eine bemerkenswerte elektrochemische Stabilität auf.

Die Anoden würden einen durchschnittlichen coulombschen Wirkungsgrad von 99,94 Prozent beibehalten, heisst es weiter. Zudem würden sie nach 200 Zyklen noch 83,13 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität aufweisen.

Vergleich des Einflusses der Festkörper-Elektrolyt-Zwischenphase (SEI) auf mikroskopisch kleine Siliziumanoden während des Zyklus zwischen einem herkömmlichen Elektrolyt (a) und dem in der Studie entwickelten Elektrolyt (b). (Source: Liu Tao, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology) 

Festkörper-Elektrolyt-Interphase-Chemie als "geheime Zutat"

Das Erfolgsgeheimnis der Anoden liege in ihrer einzigartigen Festkörper-Elektrolyt-Interphasen-Chemie (SEI), die flexibel und dennoch robust sei und zerbrochene Siliziumpartikel zusammenhalte. Gleichzeitig verbessere sie die Ionenleitung und minimiere Nebenreaktionen.

"Die nachhaltige Beschaffung von Silizium aus ausrangierten Solarzellen mildert sowohl die wirtschaftlichen als auch die ökologischen Auswirkungen von Photovoltaik-Abfällen", hob Tiantian Dong, einer der Autoren der Studie, hervor.  "Durch die Umwandlung von Abfällen in wertvolle Batteriekomponenten werden die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien erheblich gesenkt und ihre Zugänglichkeit verbessert."

Teamleiter Cui ist überzeugt, dass diese Forschung zur Entwicklung von Batterien der nächsten Generation führen werde. Damit könne alles, von Elektrofahrzeugen bis hin zu Energiespeichern im Netzbereich, angetrieben werden.

Auch die Empa forscht an neuen Technologien im Energiesektor. Die Forschenden im Labor für Dünnfilme und Photovoltaik entwickeln einen neuen Typ von Tandem-Solarzelle, der auf dem Mineral Perovskit basiert und einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Silizium-Solarzellen erzielen soll. Mehr dazu lesen Sie hier.