Akku mit zehnfacher Energiedichte realisiert
Festkörperelektrolyt und Siliziumanode laut Entwicklung der University of California sicherer
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Sand: Rohstoff für die Silizium-Herstellung (Foto: Free-Photos, pixabay.com) |
San Diego (pte004/27.09.2021/06:15)
Mit zwei einschneidenden Veränderungen gegenüber der klassischen Lithium-Ionen-Batterie haben Forscher der University of California in San Diego https://ucsd.edu/ einen neuartigen Akku entwickelt, über dessen Leistung sie selbst überrascht waren. Statt eines flüssigen Elektrolyten setzten sie einen keramischen ein, was eine Entzündung oder gar Explosion unmöglich macht. Zudem tauschten sie die Graphit-Anode gegen eine Elektrode auf reinem Silizium aus. Das verzehnfacht die Energiedichte.
[b]Lebensdauer entscheidend verlängert[/b]
Siliziumanoden lagen bisher nicht im Fokus der Entwicklung von besseren Batterien, weil sie sich ausdehnen und wieder zusammenziehen, wenn sich die Batterie lädt und entlädt. Außerdem löst sie sich mit der Zeit im flüssigen Elektrolyten auf, beides Phänomene, die die Lebensdauer entscheidend verringert. Mit einem festen Elektrolyten ist diese Gefahr gebannt. Wie sie das Problem Ausdehnung/Schrumpfung gelöste haben verraten die Forscher um Shirley Meng, Professorin für Nanoengineering, allerdings nicht im Detail. Nur so viel gaben sie bekannt: Sie verwenden Mikro- statt Nanosilizium und entziehen diesem auch den letzten Rest an Kohlenstoff. Anzunehmen ist, dass der Festkörperelektrolyt dazu beiträgt, die Siliziumbewegung eng zu begrenzen, sodass sie länger hält.
[b]80 Prozent Kapazität nach 500 Zyklen[/b]
Die Kapazität der von Mengs Team hergestellten Festkörperbatterie lag nach 500 Lade- und Entladezyklen noch bei 80 Prozent, ein relativ guter Wert für den Anfang. Die Weiterentwicklung der Batterie zur Serienreife findet parallel bei Unigrid Battery https://www.unigridbattery.com/, einer Ausgründung aus der Universität, und beim südkoreanischen Batteriehersteller LG Energy Solution https://www.lgensol.com/en/index statt.
[b]Wettlauf um die Serienreife[/b]
„Der Festkörper-Silizium-Ansatz überwindet viele Einschränkungen in herkömmlichen Batterien", sagt Darren H. S. Tan. Der den Akku mitentwickelt und Unigrid gegründet hat. Wir hoffen, die Marktnachfrage nach höherer volumetrischer Energie, niedrigeren Kosten und sichereren Batterien bald erfüllen zu können",
„Mit den neuesten Erkenntnissen ist LG Energy Solution der Realisierung von Festkörper-Batterietechniken viel näher gekommen, was unsere Produktpalette erheblich diversifizieren würde", so Myung-hwan Kim, President und Chief Procurement Officer (Einkaufsleiter) des Batterieherstellers.
(Ende)
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