Forschende des MIT haben eine neue Klasse teilweise ungeordneter Steinsalzkathoden mit integrierten Polyanionen (ungeordneter Steinsalz-Polyanionenspinell, DRXPS) beschrieben, die eine hohe Energiedichte bei hohen Spannungen und eine deutlich verbesserte Zyklenstabilität bieten.
Laut den Forschenden wird dies durch die Kombination der zwei Kathodenmaterialien Steinsalz und polyanionisches Olivin erreicht. Entscheidend sei zudem, dass die neue Materialfamilie hauptsächlich aus Mangan bestehe, einem in der Erde reichlich vorhandenen Element, das wesentlich preiswerter sei als die aktuell üblicherweise verwendeten Kathodenelemente wie Nickel und Kobalt.
Die neue Studie befasst sich mit einer der größten Herausforderungen für ungeordnete Steinsalzkathoden – der Sauerstoffmobilität.
Ungeordnete Steinsalzkathoden bieten mit bis zu 350 Milliamperestunden pro Gramm eine im Vergleich zu herkömmlichen Kathodenmaterialien (üblich 190 bis 200 mAh/g) sehr hohe Kapazität, sind aber nicht sehr stabil.
Um diese Probleme zu überwinden, fügte Huang ein weiteres Element – Phosphor – hinzu, das im Wesentlichen wie ein Klebstoff wirkt, der den Sauerstoff an Ort und Stelle hält und so die Degradation abschwächt.
Bis das beschriebene Kathodenmaterial tatsächlich zum Einsatz kommen kann, sind noch weitere Forschungsarbeiten erforderlich. Dazu gehört die Erforschung neuer Wege zur Herstellung des Materials, insbesondere im Hinblick auf Morphologie und Skalierbarkeit. (jr)
