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
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Servicetechniker (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Techniker in der Tunnelüberwachung und Verkehrssteuerung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Hochschule Reutlingen-Firmenlogo
Akademische:r Mitarbeiter:in "Wärmewende" (m/w/x) Hochschule Reutlingen
Reutlingen Zum Job 
IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik LV (m/w/d) IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH
Berlin-Marzahn Zum Job 
Mall GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Wasserwirtschaft / Umweltwissenschaft (m/w/d) Mall GmbH
Donaueschingen Zum Job 
Stadtwerke Bad Vilbel GmbH-Firmenlogo
Regulierungsmanager in Teilzeit/Vollzeit (m/w/d) Stadtwerke Bad Vilbel GmbH
Bad Vilbel Zum Job 
VGH Versicherungen-Firmenlogo
Energiemanager (m/w/d) VGH Versicherungen
Hannover Zum Job 
Landeswohlfahrtsverband Hessen (LWV)-Firmenlogo
Dipl.-Ingenieurin / Dipl.-Ingenieur (m/w/d) oder Bachelor / Master (m/w/d) Fachrichtung Architektur oder Bauingenieurwesen Landeswohlfahrtsverband Hessen (LWV)
Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences-Firmenlogo
Professor:in (W2) für das Lehrgebiet "Automatisierungssysteme in Gebäude-, Energie- und Umwelttechnik" Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Esslingen am Neckar Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Teamleitung Verkehrssicherheit (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hannover Zum Job 
Broadcast Solutions GmbH-Firmenlogo
Elektroingenieur* in Vollzeit (m/w/d) Broadcast Solutions GmbH
Stadtreinigung Hamburg Anstalt des öffentlichen Rechts-Firmenlogo
Sachgebietsleitung (m/w/d) Deponietechnik Stadtreinigung Hamburg Anstalt des öffentlichen Rechts
Hamburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur Immissionsschutz (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hohen Neuendorf Zum Job 
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Bachelor / Diplom (FH) Landespflege, Landschaftsplanung oder vergleichbar (planungsorientierte Ausrichtung) Regierungspräsidium Freiburg
Bad Säckingen, Donaueschingen, Singen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abfallexperte Bau/Stoffstrommanager (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Stuttgart Zum Job 
Bundesamt für Strahlenschutz-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) Liegenschafts- und Gebäudemanagement Bundesamt für Strahlenschutz
Oberschleißheim (bei München), Salzgitter, Berlin Zum Job 
HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst-Firmenlogo
Gebäudeenergieberater*in HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst
Hildesheim Zum Job 
ONTRAS Gastransport GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Maschinen- und Anlagentechnik (m/w/d) ONTRAS Gastransport GmbH
Leipzig Zum Job 
MAX-DELBRÜCK-CENTRUM FÜR MOLEKULARE MEDIZIN-Firmenlogo
Ingenieur*in (Gebäude- u. Energietechnik) für das Helmholtz Kompetenznetzwerk Klimagerecht Bauen MAX-DELBRÜCK-CENTRUM FÜR MOLEKULARE MEDIZIN
Technische Werke Emmerich am Rhein GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in Kanalplanung / -bau Technische Werke Emmerich am Rhein GmbH
Emmerich am Rhein Zum Job 

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 Referentin für Presse und Kommunikation 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.