Untersuchung von Manganhexacyanoferrat als Kathodenmaterial in skalierten Zink-Ionen-Batterien

Der Ausbau von erneuerbaren Energien als Reaktion auf den Klimawandel umfasst nicht nur die Stromerzeuger wie Solar- und Windkraftanlagen, sondern erfordert auch neue Lösungen zur Zwischenspeicherung. Dazu gehören stationäre Energiespeicher in Form von Sekundärbatterien. Die Technologie der wässrigen Zink-Ionen-Batterien (ZIB) stellt eine der umweltfreundlichsten Alternativen zu den etablierten Lithium-Ionen-Batterien dar. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einsatz des Preußisch-Blau-Analogons Manganhexacyanoferrat (MnHCF) als Kathodenmaterial in ZIBs mit 0.1 M Zn-SO4-Elektrolyt untersucht. MnHCF wurde über eine Fällungsreaktion mit Erträgen von 10–20 g pro Batch synthetisiert und anschließend mittels Röntgendiffraktometrie Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) analysiert. Die Reaktionsparameter Eduktkonzentration, Temperatur und Fällungsdauer haben signifianten Einfluss auf die Kristallgröße und -morphologie des MnHCF. Eine Reaktion von 50 mmol K3[Fe(CN)6] und 100 mmol MnSO4 bei Raumtemperatur in 1 h wurde als das Optimum unter den hier verglichenen Varianten ermittelt. MnHCF kristallisiert dabei zu kubischen Kristallen mit wenigen µm Größe, die zu Agglomeraten verwachsen und einen hohen Mangangehalt von ca. 1.4 Mn/Fe aufweisen. Reaktionstemperatur und -dauer verändern die Kristallgröße deutlich.