MXene: Neue Methode befreit alternative Batterien von Rost

Das Nano-Material MXene soll als Alternative zu Lithium gelten. Es rostet allerdings sehr leicht - es gibt aber eine Methode, dies zu verhindern.

Artikel veröffentlicht am 27. Januar 2023, 15:10 Uhr, Patrick Klapetz

Hossein Alijani, Mitverfasser des Forschungsberichts, inspiziert eine MXene-Membran. (Bild: RMIT-Universität)

Ein Forschungsteam aus Australien hat eine Methode entwickelt, um den Rost von der MXene-Membran von Batterien zu entfernen.Das Nanomaterial MXene wird seit einiger Zeit als Alternative zu Lithium in Batterien verwendet. Es ist ein hochleitfähiges Material mit hydrophiler - also wasseranziehender - Oberfläche.

Der Vorteil von MXene-Batterien ist, dass sie schnell aufladbar sind. Jedoch rostet der Stoff in feuchten Umgebungen sehr leicht. Das beeinträchtigt die elektrische Leitfähigkeit der Batterien. So lange der Rost nicht entfernt wird, können die Batterien nicht wiederverwendet und aufgeladen werden.

Bisher war die Entfernung der Rostflecken nur sehr schwer zu bewältigen, denn die MXene-Membran ist dünner als ein menschliches Haar und leicht zu beschädigen. Zwar wurden chemische Beschichtungen zur Verhinderung der Rostbildung ausprobiert, diese schränkten aber auch die Einsatzmöglichkeiten von MXene ein.

Methode zur Rostentfernung bei MXene-Membranen erprobt

Ein Forschungsteam des australischen Royal Melbourne Institutes of Technology (RMIT) hat eine wenig aufwendige Methode zur Rostentfernung entwickelt. Mit dem Einsatz von hochfrequenten Schallwellen konnte das Team die oxidierte MXene-Membran innerhalb von ungefähr einer Minute vom Rost befreien. Damit konnte die Arbeitsgruppe die MXene-Membran fast in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen.

"Materialien, die in der Elektronik verwendet werden, einschließlich Batterien, leiden im Allgemeinen nach zwei oder drei Jahren des Gebrauchs unter Rostbildung", erklärte Amgad Rezk, einer der führenden Wissenschaftler des Experiments.

Laut dem Forschungsteam besteht die Hoffnung, dass MXene-Batterien, falls sie in großem Umfang verwendet werden, regelmäßig einer Schallwellenbehandlung unterzogen werden könnten, um sie vor der Mülldeponie zu bewahren. "Mit unserer Methode können wir die Lebensdauer von Batteriekomponenten potenziell bis zum Dreifachen verlängern", sagte der Forscher.

Die Forschungsarbeit wurde in der Zeitschrift Nature Communications unter dem Titel Recovery of oxidized two-dimensional MXenes through high frequency nanoscale electromechanical vibration (Rückgewinnung von oxidierten zweidimensionalen MXenen durch hochfrequente elektromechanische Schwingungen im Nanobereich) veröffentlicht.