Bioökonomie International 2024: CHARGE - Entwicklung poröser Anodenmaterialien aus biobasierten, aus dem Meer stammenden (Chitin/Chitosan) und forstwirtschaftlichen Abfällen (Hydrokohle) für die Anwendung in Natriumionen-Batterien (SIBs)

Natrium-Ionen-Batterien (SIBs) sind eine Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) und werden als mögliche Nachfolger für Energiespeicher gehandelt. Deren Massenproduktion ist bereits von diversen Batterieherstellern für Elektrofahrzeuge einschließlich CATL (weltgrößter LIB Hersteller) angekündigt worden. SIBs sind aufgrund der verwendeten Komponenten wie Natrium und hartem Kohlenstoff rund 40 % günstiger und deutlich nachhaltiger als LIBs. Für die negative Elektrode wird harter Kohlenstoff anstelle von Graphit verwendet. Graphit wurde von vielen Ländern, darunter Kanada, der Europäischen Union, den USA, Japan und Australien als kritisches Rohmaterial identifiziert, dem eine große Bedeutung auf dem Weg in eine grüne Zukunft beigemessen wird. Daher ist der Ersatz von Graphit beispielsweise durch harten Kohlenstoff besonders erstrebenswert. Harte Kohlenstoffe sind amorphe Materialien, die durch Erhitzen geeigneter Ausgangsstoffe – insbesondere biogenen, kohlenstoffhaltigen Abfällen wie Lignin, Cellulose und Chitin/Chitosan – hergestellt werden können. Im geplanten Projekt ist die Verwendung von Schalen der invasiven Gemeinen Strandkrabbe (EGC) und forstwirtschaftlichen Abfällen für die Entwicklung neuartiger nachhaltiger Materialien für SIBs vorgesehen. Aus kanadischer Perspektive würde eine erfolgreiche Chitosan-Extraktion aus EGC-Schalen der T’Sou-Ke First Nation die Gelegenheit bieten, einen neuen Nutzen aus ansonsten für den Abfall bestimmten Ressourcen zu ziehen. Bei erfolgreicher Umsetzung würde dies unmittelbare ökologische und wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen.