Am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam arbeiten Clemens Liedel und Martin Oschatz derzeit an leistungsfähigen Batterien und Kondensatoren, die aus möglichst ungiftigen und nachhaltigen Materialien bestehen sollen.
Dabei dient Vanillin als Ausgangsstoff für ein mögliches Elektrodenmaterial der Zukunft. Im Vanillin-Ansatz sieht Liedel eine deutlich nachhaltigere Alternative, denn die Substanz lässt sich nach seiner Aussage einem der häufigsten Stoffe überhaupt herstellen, aus Lignin, einer Hauptkomponente von Holz.
Konkret schwebt den Potsdamer Forschern vor, statt schwermetallhaltiger Stoffe wie etwa Lithiumkobaltoxid Vanillin an der Kathode, also am Pluspol von Lithiumbatterien einzusetzen. Doch das sei nicht ganz einfach. Man könne ein sprödes Pulver wie oxidiertes Vanillin nicht einfach als Elektrodenmaterial verwenden. „Normalerweise vermengt man die Substanz mit einem Bindemittel zu einer kompakten Masse und macht diese durch Zusatz von Kohlenstoff noch leitfähig“, meint Liedel. Das habe auch funktioniert. Allerdings war der Ansatz dem Chemiker noch nicht nachhaltig genug. Das Bindemittel, ein fluorhaltiges Polymer, bereitete ihm noch Kopfschmerzen.
Zwischenzeitlich hatten die Forscher ihr Vanillin daher chemisch an das biobasierte Polymer Chitosan gebunden und das Ganze dann mit Rußpartikeln vermischt – ganz ohne Bindemittel. Chitosan ist ein zuckerähnliches Polymer, das sich zum Beispiel aus der Schale von Garnelen gewinnen lässt. Ruß wird derzeit zwar noch aus fossilen Brennstoffen gewonnen, ließe sich aber auch aus Biomasse herstellen. Ganz aktuell testen die Potsdamer ein reines Vanillin-Kohlenstoff-Gemisch, das nach einer chemischen Veränderung des Vanillins sowohl ohne Bindemittel als auch ohne Chitosan auskommt.
Speicherdichte und Ladegeschwindigkeit wird getestet
Sie versuchen auch, die Speicherdichte und Lade- beziehungsweise Entladegeschwindigkeit von Superkondensatoren zu steigern, indem sie dafür Elektrodenmaterialien mit größerer Oberfläche und möglichst genau definierter Struktur entwickeln.
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