Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat eine neue Familie von zweidimensionalen topologischen Tellurid-Materialien in Aussicht gestellt, die die Leistung und Stabilität zukünftiger Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Batterien drastisch verbessern könnten.

Die Studie, die modernste theoretische Modellierung mit globaler Zusammenarbeit kombiniert, wurde von Forschern der Tianjin-Universität in China geleitet. Die Ergebnisse wurden kürzlich in „Advanced Science“ veröffentlicht.

Die Materialien HfTiTe4, ZrTiTe4 und HfZrTe4 wurden mithilfe der First-Principles-Berechnung identifiziert – einer leistungsstarken Berechnungsmethode, die Materialien anhand ihrer atomaren Strukturen modelliert. Die Simulationen zeigten, dass diese ultradünnen Schichten sowohl als Anoden als auch als Schwefelkathodenwirte dienen können und eine außergewöhnliche Schnellladefähigkeit, Stabilität und thermische Belastbarkeit aufweisen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass zweidimensionale Tellurid-Monoschichten ein immenses Potenzial für die Stromversorgung von Batterien der nächsten Generation haben, die schneller laden, eine höhere spezifische Kapazität haben und länger halten“, sagte Ji Kemeng, Forscher an der Tianjin-Universität. „Sie eröffnen einen neuen Weg für die Entwicklung effizienter Energiespeichermaterialien mithilfe theoretischer Berechnungen.“

Die Studie zeigte auch, dass die Tellurid-Monoschichten bei Temperaturen von bis zu 227 Grad Celsius ihre strukturelle und elektronische Stabilität beibehalten. Dies ermöglicht den Einsatz in anspruchsvollen Szenarien wie Elektrofahrzeugen, industriellen Speichersystemen und tragbaren Elektronikgeräten, die starken Beanspruchungszyklen oder Hochtemperaturbetrieb ausgesetzt sind.

Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Shanghai Jiao Tong University, der Zhejiang University, der University of Sao Paulo, des Guangdong Technion-Israel Institute of Technology, der University of California in Irvine und der Shenzhen Technology University durchgeführt.