Feste Batteriekapazität verdoppelt und angewendet

Das moderne Leben ist fast untrennbar mit Batterien verbunden, aber die heutige Batterietechnologie entspricht nicht unseren Anforderungen - sie haben oft zur falschen Zeit keinen Strom mehr. Wissenschaftler haben nach besseren Batterien gesucht, seit Thomas Edison nach Wegen gesucht hat, das Modell T seines Freundes Henry Ford mit Strom zu versorgen.

Jetzt scheint ein neuer Batteriedurchbruch nahe zu sein, und er ist fast so nah wie wir erwarten - eine neue Technologie, die tagelang den Anforderungen von Mobiltelefonen gerecht wird. Und es kann die Kilometerleistung von Elektroauto-Nutzern auf über 804 Kilometer erhöhen.

Josh Duettner, CEO von Colorado Solid State Power, sagte: "Die Festbatterietechnologie wird beginnen zu segeln." Sein Unternehmen widmet sich der Entwicklung von Festkörperbatterien und hat letzte Woche eine Partnerschaft mit BMW geschlossen. BMW plant, in den nächsten zehn Jahren für jedes seiner Produkte eine Art akkupack anzubieten.

Die heutigen Lithium-Ionen-Batterien haben sich im Vergleich zu früheren Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien und Nickel-Metallhydrid-Batterietechnologien erheblich verbessert. Da jedoch die neuesten Langstrecken-Elektrofahrzeuge wie das Tesla-Modell 3 und das Chevrolet-Bolt auf den Markt kommen, müssen sie mit mehr als 300 Kilogramm Batterien ausgestattet werden.

Das damit verbundene Problem ist, dass das Aufladen des akkus Stunden dauert und lithium-ionen-akkus nicht billig sind. Nach Angaben der Batterieindustrie sind die Preise für Autobatterien von etwa 700 US-Dollar im Jahr 2010 auf weniger als 200 US-Dollar pro Kilowattstunde gesunken. Aber 60 Kilowattstunden Batterien kosten immer noch mehr als 10.000 US-Dollar, um die Nachfrage nach einem 200-Meilen-Elektroauto zu befriedigen.

Laut Experten wird die Festkörperbatterietechnologie in drei Schlüsselbereichen voraussichtlich einen großen Sprung machen. Einer davon ist, dass Batterien gleicher Größe ihre Stromversorgung mindestens verdreifachen können, was Experten zufolge eine Erhöhung der Energiedichte bedeutet. Letztendlich kann die Energiedichte der Batterie mehr als doppelt so hoch sein wie die der vorhandenen Batterie. Dies würde dazu führen, dass Autohersteller die Batteriegröße innerhalb derselben Reichweite halbieren oder die Reichweite verdoppeln und die Leistung verbessern, z. B. ein SUV, der den Benutzern eine Reichweite von fast 500 Kilometern und ein Gefühl für die Beschleunigung von Sportwagen bietet.

Duettner Garrett sagte: "Mit der Festkörperbatterietechnologie kann auch ultraschnell aufgeladen werden. Das Aufladen Ihres Elektroautos ist so einfach wie das Hinzufügen von Kraftstoff zu einem Kraftstoffauto. Mit anderen Worten, das vollständige Aufladen dauert nur 5 bis 10 Minuten. Laut einer neuen Studie von Boston Consulting werden Lithium-Ionen-Batterien innerhalb von sieben Jahren auf 70 USD pro Kilowattstunde reduziert. Festkörperbatterien sind laut Analyst Xavier Mosquet 20% billiger als Lithium-Ionen-Batterien.

Der Name Festbatterie kommt von der Tatsache, dass Keramikmaterialien verwendet werden, um flüssige Elektrolyte in allgemeinen Batterien zu ersetzen. Dies ist ein weiterer Vorteil, da Flüssigkeiten in Lithium-Ionen-Batterien genauso brennbar sind wie Benzin, weshalb sie für Flugzeuge im Luftfahrtsektor verboten sind. Defekte an Lithium-Ionen-Batterien haben zu vielen Unfällen geführt.

BMW ist keineswegs das einzige Unternehmen, das den Einsatz von Festkörperbatterietechnologie plant. Toyota hat auch angedeutet, dass es die Technologie im Jahr 2021 in die Produktionslinie für Elektrofahrzeuge des neuen US-Werks einführen wird. Toyota, das in diesem Monat in einer Allianz mit Japan zu einem der weltweit größten Anbieter von Lithium-Ionen-Batterien geworden ist, wird dies voraussichtlich ebenfalls tun Arbeiten an der Festkörperbatterietechnologie.

Ein weiteres aktives Unternehmen ist Dyson, ein britischer Keramikhersteller. Im Oktober 2015 erwarb das Unternehmen die Sakti3-Technologie, die von der University of Michigan abgeleitet wurde, die sich auf Forschung und Entwicklung im Bereich der Festkörperbatterietechnologie spezialisiert hat. Anfang dieses Jahres kündigte Dyson Pläne an, seine Elektroautoeinheit mit neuen Batterien zu starten. Mit dieser Technologie soll auch die Wettbewerbsfähigkeit der drahtlosen Geräte verbessert werden.

Die Festkörperbatterietechnologie wurde von Forschern seit langem untersucht, und selbst Branchenführer wie Duettner Garrett geben zu, dass sie noch nicht bereit sind. Batteriehersteller, die die Technologie in ihren Labors demonstriert haben, müssen nun sicherstellen, dass feste Batterien in großen Mengen hergestellt werden können und dass sie in bestimmten Ladeumgebungen verwendet werden können, in denen Elektrofahrzeuge täglich betrieben werden. Aus diesem Grund wird es ungefähr fünf Jahre dauern, bis die neue Technologie allgemein verfügbar ist.

Wenn Batteriehersteller jedoch die bestehenden Hindernisse für die Festkörperbatterietechnologie überwinden können und die Technologie den Erwartungen entspricht, können große und kleine drahtlose Geräte besser in die Lage versetzt werden, die Anforderungen des täglichen Lebens zu erfüllen.

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