Petrovit liefert Energie 18.11.2020, 12:26 Uhr

Batterien: Blau leuchtendes Mineral schafft ungeahnte Möglichkeiten

Petrovit ist der Name des neuen Minerals, das von Wissenschaftlern der Universität St. Petersburg entdeckt wurde, ein hellblauer Kristall, der Energie liefern kann.

Petrovit

So sieht das neue Mineral Petrovit aus.

Foto: St. Petersburg University

Können Mineralien einen Durchbruch bei der Speicherung von erneuerbaren Energien leisten? In anderen Bereichen wie Biologie und Metallurgie leisten Mineralien schon große Dienste. Forscher an der Universität St. Petersburg haben sich mit der Forschung befasst und ein völlig neues Mineral entdeckt, das die Batterieproduktion revolutionieren könnte.

 

Das neue Mineral nennt sich „Petrovit“ und ist eine hellblaue Ansammlung von Natriumschwefel, Kupfer und eine „sehr seltene“ Koordination von Sauerstoffatomen, die nur in einigen anderen Verbindungen zu finden ist. Insgesamt bildet es ein poröses Gerüst. Die inneren Hohlräume sind über Kanäle miteinander verbunden, die wie sehr enge Tunnel wirken, in denen sich Natriumatome frei bewegen können. Das Mineral wurde von Svetlana Moskaleva, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin am Institut für Vulkanologie und Seismologie der fernöstlichen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften, chemisch analysiert. Sie und ihr Team gehen davon aus, dass Petrovit zur Herstellung erneuerbarer Batterien verwendet werden kann. Das Projekt wird von Professor Stanislav Filatov geleitet, der seit mehr als 40 Jahren daran arbeitet, neue Elemente zu entdecken – insbesondere untersucht er die Mineralogie von Vulkanen nach dem Ausbruch. Die Struktur von Petrovit könne eine Ionenleitfähigkeit bieten und daher als Kathodenmaterial für Natriumionenbatterien fungieren. Natrium ist in der Erdkruste reichlich vorhanden und eine Natriumionenbatterie ist eine vielversprechende Alternative zum Speichern von Energie.

Die Verbindung ist ein blaues, kugelförmiges Aggregat aus tafelförmigen Kristallen mit gasförmigen Einschlüssen.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Werkstudent*in Siedlungswasserwirtschaft (w/m/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
Dr. Born - Dr. Ermel GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Ingenieur Abwasserbehandlung (m/w/d) Dr. Born - Dr. Ermel GmbH
Frankfurt am Main Zum Job 
Stadtwerke Augsburg Holding GmbH-Firmenlogo
Technischer Revisor (m/w/d) Schwerpunkt Prozessprüfung im Bereich Versorgung und ÖPNV Stadtwerke Augsburg Holding GmbH
Augsburg Zum Job 
Stadtwerke Esslingen am Neckar GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektingenieur Wärme- und Kältetechnische Projekte (w/m/d) Stadtwerke Esslingen am Neckar GmbH & Co. KG
Esslingen am Neckar Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Schwerpunkt Abfall- und Bodenmanagement Die Autobahn GmbH des Bundes
Stadtwerke Essen-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen
Fachhochschule Südwestfalen-Firmenlogo
Budde-Stiftungsprofessur für Erneuerbare Energien, insbesondere Wasserstoff Fachhochschule Südwestfalen
Iserlohn Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Leittechnik TransnetBW GmbH
Wendlingen am Neckar, Bruchsal Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Asset Management (m/w/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
Eproplan GmbH Beratende Ingenieure-Firmenlogo
Projektleiter*in (m/w/d) Versorgungstechnik im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung (HLSK) Eproplan GmbH Beratende Ingenieure
Stuttgart Zum Job 
Eproplan GmbH Beratende Ingenieure-Firmenlogo
Projektleiter*in Energiekonzepte und Energieeffizienz Eproplan GmbH Beratende Ingenieure
Stuttgart Zum Job 
Eproplan GmbH Beratende Ingenieure-Firmenlogo
Projektleiter*in Elektrotechnik (m/w/d) Schwerpunkt Elektro- und Leittechnik Eproplan GmbH Beratende Ingenieure
Stuttgart Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) im Projektmanagement Bereich Energietechnik / Elektrotechnik THOST Projektmanagement GmbH
Göttingen, Bremen, Lübeck, Kiel, Leipzig, Hamburg, Heide, Pforzheim Zum Job 
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Bauingenieur*in Siedlungswasserwirtschaft - Grundstücksentwässerung (w/m/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
FERCHAU GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Verfahrenstechnik / Anlagenbau (m/w/d) FERCHAU GmbH
Dortmund Zum Job 
TÜV NORD GROUP-Firmenlogo
Sachverständige:r im Bereich Anlagensicherheit Immissionsschutz und Störfallvorsorge TÜV NORD GROUP
Hamburg, bundesweit Zum Job 
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Gruppenleiter:innen für Projektsteuerung und Projektleitung Anlagenbau (w/m/d) Berliner Stadtreinigung (BSR)
Stadtwerke Lübeck Gruppe-Firmenlogo
Projektleiter:in Konzeption, Planung, Bau und Einsatz Fernwärmeanlagen Stadtwerke Lübeck Gruppe
Lübeck Zum Job 
Stadtwerke Tübingen-Firmenlogo
Ingenieur für Versorgungstechnik (m/w/d) Stadtwerke Tübingen
Tübingen Zum Job 
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)-Firmenlogo
Leiter*in des Referates "Innerer Dienst" (m/w/d) Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Durchbruch bei feuerfesten Lithium-Ionen-Batterien erzielt

Warum ist Petrovit als Mineral so besonders?

Laut Filatov ist die Kupferatomstruktur des neu entdeckten Minerals Petrovits recht ungewöhnlich und weist eine seltene Koordination von sieben Sauerstoffatomen auf.

„Eine solche Koordination ist nur für einige wenige Verbindungen sowie für Saranchinait charakteristisch, die von unseren Kollegen von der Universität St. Petersburg – dem Forschungsteam von Professor Oleg Siidra – entdeckt wurden“, sagte er.

Eine weitere Besonderheit: Petrovit wurde in einem Vulkan namens Tolbachik entdeckt. Die dort entstandenen Mineralien bildeten sich nach zwei großen Eruptionen: 1975-1976 und 2012-2013. Der Tolbatschik ist ein Vulkan auf der Kamtschatka-Halbinsel im Fernen Osten Russlands.

Kamtschatka

Vulkan auf Kamtschatka in Russland. Hier wurde ein neues Mineral gefunden, das die Batterieproduktion revolutionieren kann.

Foto: panthermedia.net/ratbud

Herausforderung bei der Nutzung des Minerals

Lässt sich das neu entdeckte Mineral jetzt einfach so nutzen und in die Batterieproduktion integrieren? Laut Filatov liegt die größte Herausforderung in der geringen Menge Kupfer in der Kristallstruktur.

„Es könnte gelöst werden, indem im Labor eine Verbindung mit der gleichen Struktur wie Petrovit synthetisiert wird“, gibt der Forscher an.

Die Untersuchung des Minerals wurde im Fachblatt Mineralogical Magazine veröffentlicht. Dem Bericht zufolge wurde das Mineral nach Dr. Tomas Georgievich Petrov benannt, der große Beiträge auf dem Gebiet der Mineralogie und Kristallographie sowie der entwickelten Technologie zur industriellen Herstellung von Malachitschmuck geleistet hat. Gemeinsam mit seinen Schülern Arkady Glikin und Sergei Moshkin war er der erste Forscher auf der Welt, der eine Technologie für den Anbau von Schmuckmalachit entwickelte.

Natriumionenbatterien weisen Probleme auf

Aufgrund der hohen Verfügbarkeit von Salz haben sich aktuell Natriumionenbatterien als kostengünstige Alternative zur Lithium-Ionen-Chemie herausgestellt, die heutige Laptops, Elektrofahrzeuge und Smartphones antreibt. Das hellblaue Vulkanmineral könnte eine Alternative sein.

Batterie voll oder leer? Dieser Trick zeigt es in Sekunden

Ein Problem, an dem Forscher ebenfalls tüfteln, betrifft die Kathode, die als eine der beiden Elektroden der Batterie eine Schlüsselrolle beim Hin- und Herbewegen von Ionen und bei der Stromerzeugung spielt. Das Herausforderung bei aktuellen Versionen von Natriumionenbatterien besteht darin, dass sich beim Zyklisieren inaktive Natriumkristalle auf der Oberfläche der Kathode ansammeln, was sich für das Gerät bald als tödlich herausstellt. Die Wissenschaftler der russischen Universität St. Petersburg haben nun eine frei fließende Lösung gefunden – und das direkt aus den Lavaströmen des Tolbachik-Vulkans.

Die Forschung wurde durch ein Stipendium der Russischen Stiftung für Grundlagenforschung Nr. 18-29-12106 unterstützt.

Lesen Sie auch:

Mond: Forscher finden neues Mineral in altem Meteoriten
Pionierleistung von Batterieforschern macht Elektroautos endlich reichweitenstark
Elektroauto: Diese Superbatterie lädt in 15 Sekunden

Ein Beitrag von:

  • Sarah Janczura

    Sarah Janczura

    Sarah Janczura schreibt zu den Themen Technik, Forschung und Karriere. Nach einem Volontariat mit dem Schwerpunkt Social Media war sie als Online-Redakteurin in einer Digitalagentur unterwegs. Aktuell arbeitet sie als Pressesprecherin beim VDI e.V.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.