Humboldt-Stipendiat forscht an Batterien am HZB
Dr. Wenxi Wang entwickelt organische Elektroden für Lithium-Schwefel- und Zink-Ionen-Batterien und untersucht Wechselwirkungen zwischen Ionen und Wirtsmaterialien. © arö/HZB
Dr. Wenxi Wang forscht mit einem Postdoktoranden-Stipendium der Humboldt-Stiftung im Team von Prof. Yan Lu. Der Chemiker hat an der Southern University of Science and Technology in Shenzhen, China, studiert und an der King Abdullah University of Science and Technology in Saudi-Arabien seine Doktorarbeit abgeschlossen. Er hat sich auf das Design von organischen Elektroden für Lithium-Schwefel- und Zink-Ionen-Batterien spezialisiert und untersucht Wechselwirkungen zwischen den Ionen und den Wirtsmaterialien.
„Am Helmholtz-Zentrum Berlin finde ich hervorragende Bedingungen, um meine Forschung zu vertiefen“, sagt Wenxi Wang. Die Gruppe von Prof. Yan Lu verfügt über umfangreiche Erfahrungen in der Synthese und Charakterisierung von neuartigen Elektrodenmaterialien und über modernste Infrastrukturen für die Batterieforschung. Darüber hinaus bietet die Röntgenquelle BESSY II am HZB eine Vielfalt an spektroskopischen Methoden, um in Echtzeit elektrochemische Reaktionen zu analysieren.
Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) gelten aufgrund ihrer extrem hohen Energiedichten und günstigen Ausgangsmaterialien als eine der interessantesten Technologien, um Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen. Dennoch bleibt ihre Leistung noch weit hinter den Erwartungen zurück, was unter anderem an Polysulfid-Zwischenprodukten liegt, die sich während er Ladezyklen bilden. Poröse Wirtsmaterialien können solche Polysulfide einschließen, was die Energiedichte von Li-S-Batterien sowie ihre Lebensdauer verbessert.
„Mein Forschungsvorhaben konzentriert sich auf die Entwicklung von Wirtsmaterialien auf Kohlenstoffbasis (Covalent Organic Frameworks, COF) mit geeigneten Porengrößen und funktionellen Gruppen, um solche Hochleistungs-Li-S-Batterien zu ermöglichen“, sagt Wang.
- Lithium-Schwefel-Batterien mit wenig Elektrolyt: Problemzonen identifiziertMit einer zerstörungsfreien Methode hat ein Team am HZB erstmals Lithium-Schwefel-Batterien im praktischen Pouchzellenformat untersucht, die mit besonders wenig Elektrolyt-Flüssigkeit auskommen. Mit operando Neutronentomographie konnten sie in Echtzeit visualisieren, wie sich der flüssige Elektrolyt während des Ladens und Entladens über mehrere Schichten verteilt und die Elektroden benetzt. Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in die Mechanismen, die zum Versagen der Batterie führen können, und sind hilfreich für die Entwicklung kompakter Li-S-Batterien mit hoher Energiedichte.
- Selbst organisierte Monolage verbessert auch bleifreie Perowskit-SolarzellenZinn-Perowskit-Solarzellen sind nicht nur ungiftig, sondern auch potenziell stabiler als bleihaltige Perowskit-Solarzellen. Allerdings sind sie auch deutlich weniger effizient. Nun gelang einem internationalen Team eine deutliche Verbesserung: Das Team identifizierte chemische Verbindungen, die von selbst eine molekulare Schicht bilden, welche sehr gut zur Gitterstruktur von Zinn-Perowskiten passt. Auf dieser Monolage lässt sich Zinn-Perowskit mit hervorragender optoelektronischer Qualität aufwachsen.
- Berliner Wissenschaftspreis geht an Philipp AdelhelmDer Batterieforscher Prof. Dr. Philipp Adelhelm wird mit dem Berliner Wissenschaftspreis 2024 ausgezeichnet. Er ist Professor am Institut für Chemie der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und leitet eine gemeinsame Forschungsgruppe der HU und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB). Der Materialwissenschaftler und Elektrochemiker forscht zur Entwicklung nachhaltiger Batterien, die eine Schlüsselrolle für das Gelingen der Energiewende spielen. International zählt er zu den führenden Expert*innen auf dem Gebiet der Natrium-Ionen-Batterien.