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Prototyp-Anode für Natrium-Ionen-Batterien

31.12.2013

Eine Gruppe von Forschern des Instituts für Allgemeine und Anorganische Chemie der Russischen Akademie der Wissenschaften hat zusammen mit Kollegen aus Singapur und Israel ein neues Material entwickelt, das zur Herstellung von Anoden für Natrium-Ionen-Batterien verwendet werden kann. Solche Batterien könnten in Zukunft die heute weit verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien ersetzen.

Chemiker des Trypilska-Labors unter der Leitung von Tatyana haben einen Weg gefunden, aus den sogenannten Peroxo-Komplexen eine Schicht aus Antimonsulfid herzustellen. Wissenschaftler nennen so Verbindungen verschiedener Substanzen mit der OOH-Gruppe (Mitarbeiter des Trypolskaya-Labors konzentrierten sich auf Elemente der p-Gruppe, hauptsächlich Antimon und Zinn). Diese Gruppe ist eigentlich ein Wasserstoffperoxidmolekül (H2O2, HOOH) mit einem davon getrennten Wasserstoffatom.

Während des Experiments wurden Graphenflocken mit einer dünnen Schicht Antimonsulfid überzogen. Diese Flocken wurden in einem Verbundmaterial für Batterieelektroden verwendet, während die Wissenschaftler anstelle der heute üblichen Lithium-Ionen-Technologie ein Experiment mit Natrium durchführten.

Natrium-Ionen-Batterien können gegenüber Lithium-Batterien einen entscheidenden Vorteil haben: Es gibt viele Natriumreserven auf der Erde. Dieses Element bildet zum Beispiel Speisesalz. Theoretisch könnten Natriumbatterien billiger sein als Lithiumbatterien, aber Natriumionen werden nicht in gewöhnliche Graphitelektroden (oder Elektroden aus anderen verfügbaren Materialien) eingebaut.

Die Forscher zeigten in ihrer Arbeit, dass sich Antimonsulfid für Natriumionen eignet und man nicht ganze Elektroden daraus herstellen muss. Kontrollmessungen haben gezeigt, dass die neuen Elektroden bis zu 730 mAh pro Gramm akkumulieren können. Chemiker schätzen, dass die Antimonsulfid-Technologie dazu beitragen könnte, Natrium-Ionen-Batterien auf ein Niveau zu bringen, das mit Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar ist.

"Diese Methode zur Gewinnung eines Verbundmaterials erfordert keine spezielle Ausrüstung und ist sehr einfach in der Instrumentierung", sagte Petr Prikhodchenko, einer der Autoren der Arbeit, in einem Interview mit Journalisten. „Es ist sehr billig und einfach zu implementieren, benötigt nicht viel Energie, produziert keine giftigen Abfälle und kann leicht auf die tatsächliche Produktion hochskaliert werden“, sagte er.

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Die Fire Shadow-Rakete wiegt weniger als 200 kg, hat eine Länge von 4 m und kann von Trägerraketen an Bord gepanzerter Fahrzeuge, Schiffe sowie vom Boden aus abgefeuert werden. Die Rakete hat eine Reichweite von etwa 100 km, eine Reisegeschwindigkeit von 277-550 km/h und kann auf eine Höhe von bis zu 4600 m steigen Das Hauptmerkmal des Fire Shadow ist seine lange Flugzeit - etwa 6 Stunden. Dank dessen kann die neue Munition in Kombination mit unbemannten Luftfahrzeugen und Kampfhubschraubern eingesetzt werden und das Schlachtfeld unabhängig überwachen. Der Fire Shadow-Operator erhält in Echtzeit ein Bild von der Videokamera der Munition und kann das erkannte Ziel sofort zerstören. Für die Infanterie bedeutet dies ein besseres Situationsbewusstsein, sofortige Luftfeuerunterstützung und die Fähigkeit, effektiv mit Kanonenartillerie und Mehrfachraketenwerfern mit einer Reichweite von 20-70 km fertig zu werden.

Herumlungernde Munition wie Fire Shadow erhöht die Feuerkraft und Mobilität von Bodentruppen erheblich. Es wird möglich, kleine Untereinheiten direkt in Bewegung in die feindliche Verteidigung einzuzwängen - ohne auf den Einsatz eigener Artilleriekräfte und Luftunterstützung warten zu müssen. Die Sättigung des Schlachtfeldes mit herumlungernden Raketen ermöglicht es, gepanzerte Fahrzeuge und Befestigungen des Feindes schnell zu zerstören und eine schnelle Offensive durchzuführen, die den Feind demoralisiert.

Ähnliche Taktiken wurden von der US-Armee im Irak und in Afghanistan angewendet, erforderten jedoch gleichzeitig erhebliche Anstrengungen, um eine kontinuierliche Artillerie- und Luftunterstützung sicherzustellen.

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