Leitfähige MOFs für langlebige Lithium-Schwefel-Batterien

Leistungsstarke, wiederaufladbare, umweltfreundliche Batterien spielen eine Schlüsselrolle bei der Energiewende, zum Beispiel als stationäre Zwischen­speicher für Energie aus erneuerbaren Energie­quellen oder in Elektroautos, wo sie fossile Brennstoffe ersetzen sollen. Einer der vielver­sprechenden Kandidaten ist die Lithium-Schwefel-Batterie. Allerdings gibt es einige technische Heraus­forderungen, z.B. die geringe Leitfähigkeit von Schwefel, seine massive Volumen­änderung beim Entladen und die Suche nach einer geeigneten Kathode, die eine breite Kommerzia­lisierung von Li-S-Batterien bisher behindern.

Dr. Preeti Bhauriyal befasste sich während ihrer Promotion am Indian Institute of Technology IIT in Indore, Indien, mit der rechnerischen Modellierung von grünen Energie­materialien für Batterien, Brennstoff­zellen und Photo­katalyse. Im August dieses Jahres erhielt sie ein Alexander von Humboldt-Stipendium zur Finanzierung eines zweijährigen Forschungs­aufenthalts an der Professur für Theore­tische Chemie der Technischen Universität Dresden. Ihr Projekt „Conductive Metal Organic Frameworks (MOFs) Based Cathode Hosts for Lithium-Sulfur Batteries“ befasst sich mit dem computer­gestützten Design elektrisch leitfähiger MOFs und der Bewertung ihrer Eignung als Kathoden­körper in Li-S-Batterien durch präzise quanten­theore­tische Rechen­verfahren.

Für die Zusammen­arbeit mit Thomas Heine ist erhofft sich Dr. Bhauriyal, dass es ihnen gelingen wird, einen idealen Kathoden­körper zu entwerfen, um den Coulombschen Wirkungsgrad, die Übertra­gungsrate und die Lebens­dauer von Lithium-Schwefel-Batterien zu verbessern: „Professor Heine ist ein inter­national anerkannter Wissen­schaftler auf dem Gebiet der computer­gestützten Nano­technologie, mit bedeutenden Beiträgen in den Bereichen Physik, Chemie und Material­wissenschaften. Seine Forschungs­expertise, die sich mit der Entwicklung von Berechnungs­methoden, dem Design und der Anwendung von Gerüst­materialien wie MOFs und COFs, zweidimen­sionalen Materialien und topolo­gischen Materialien befasst, ist für meine vorgeschlagene Arbeit von großer Bedeutung. In seiner Gruppe habe ich die Möglichkeit, neue Berechnungs­techniken, Methoden­entwicklung und Modellie­rung von MOFs zu erlernen sowie Kooperations­netzwerke mit führenden lokalen Wissen­schaftler­teams innerhalb der TU Dresden und der Dresdner Wissenschafts­landschaft zu bilden. Ein weiterer Aspekt für die Wahl der TU Dresden als gastgebende Institution sind die Hochleistungs­computer­ressourcen die vom Zentrum für Informations­dienste und Hoch­leistungs­rechnen (ZIH) der TU Dresden für dieses Projekt zur Verfügung gestellt werden.“ (Quelle: TU Dresden)

Link: Professur für Theoretische Chemie (Inhaber Prof. Thomas Heine), Technische Universität Dresden

Bild: Dr. Preeti Bhauriyal (Quelle: TU Dresden)

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