Nach 40 Jahren Geschichte haben Lithiumbatterien möglicherweise ein größeres Entwicklungspotential.

Anfang dieses Jahres machte Ailun · weilianmusi, Leiter des Advanced Alternative Energy Research Program (ARPA-E) des Energieministeriums, über Nacht Schlagzeilen. Der Grund ist, dass sie einem Interview mit britischen Medien sagte: "Wir haben einen großen Durchbruch im Batteriebereich erzielt."

Obwohl von ARPA-E unterstützte Forschungsprojekte für mehr als 75 Energiespeicher einige zufriedenstellende Ergebnisse erzielt haben, gab es keinen Durchbruch bei der Herstellung kleiner, kostengünstiger Energiespeicher.

Viele Startups stehen kurz vor der Herstellung eines Energiespeichers, der wirtschaftliche, sicherheitstechnische, kompakte und energiereiche Dichten integriert und garantieren kann, dass seine Kosten weniger als 100 USD pro Kilowattstunde betragen. Wenn der Preis für Energiespeicher jedoch unter 100 US-Dollar pro Kilowattstunde geregelt wird, wird dies zwangsläufig einen galvanischen Effekt auslösen.

Der Elektroelementkorrosionseffekt bezieht sich auf die lokale Korrosion am Kontaktpunkt heterogener Metalle im selben Medium aufgrund unterschiedlicher Korrosionspotentiale. Die Überwindung dieses Problems erfordert den Einsatz erneuerbarer Energiequellen. Während erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind Elektroautos leichter und billiger machen können, sind sie nur verfügbar, wenn die Sonne scheint oder der Wind wütet.

Die Kommerzialisierung der neuen Batterie hat jedoch nicht mit der derzeitigen Umstellung von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien Schritt gehalten. Selbst Ailong · masike, Teslas Geschäftsführer, der von diesen neuen Energietechnologien überzeugt ist, muss zugeben, dass die Autohersteller bei der Verbesserung von lithiumbatterien keine großen Fortschritte machen.

Tatsächlich glauben viele Forscher, dass Energiespeicher, um wesentliche Fortschritte zu erzielen, einen völlig neuen chemischen Prozess und eine völlig neue physikalische Form annehmen müssen. Nur so können die Leistungen von Lithium-Ionen-Batterien im letzten Jahrzehnt in Bereichen wie Unterhaltungselektronik, Elektroautos und Speichersystemen auf Netzebene übertroffen werden.

Im Mai veranstaltete das US-Energieministerium ein Seminar zum Thema "Jenseits von Lithium-Ionen-Batterien". Tatsächlich ist dies das neunte Mal und zielt darauf ab, die technischen Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Energiespeicher zu erörtern.

Huqichao, Gründer von Solar Energy Systems, einem vom MIT getrennten Unternehmen, hat einen neuen Typ von Lithium-Metall-Batterien entwickelt. Dieser neue Batterietyp erhöht die Energiedichte des Batteriegeräts erheblich und übersteigt die Energiedichte der aktuellen Batterie bei weitem.

"Das Haupthindernis für die Entwicklung eines neuen Batteriesystems über ein Jahrzehnt besteht darin, eine Idee in ein Produkt umzuwandeln", sagte er. Dies ist für den akku noch schwieriger, da Sie einen Aspekt der Leistung verbessern, der sich auf den anderen auswirken kann. Daher müssen Kompromisse geschlossen werden. ""

Darüber hinaus ist die Energiespeicherforschung mit zahlreichen Problemen konfrontiert: Es gibt viele Batterietechnologien, von Schaumbatterien über Flüssigkeitsbatterien bis hin zu chemischen Batterien. Es gibt noch keinen klaren Gewinner bei diesen Batterietechnologien. Dies führt zu Fragmentierung und Unsicherheit in der Studie.

In den letzten acht Jahren haben Startups, die sich mit der nächsten Generation neuer Batterien befassen, nach Angaben eines Forschungsunternehmens durchschnittlich nur 40 Millionen US-Dollar erhalten. Im Gegensatz dazu wird Tesla rund 5 Milliarden US-Dollar in seine Giga-Anlage investieren, in der Lithium-Ionen-Batterien hergestellt werden. Welche enorme Investitionslücke ist schwer zu überwinden.

"Der Bau einer kleinen Produktionslinie kostet etwa 500 Millionen US-Dollar", sagt Gerd Ceder, Professor für Materialien an der University of California in Berkeley. Autohersteller müssen das neue Batteriesystem möglicherweise jahrelang testen, bevor sie eine Kaufentscheidung treffen können. Wenn Ihr Unternehmen also nur 5 Millionen US-Dollar pro Jahr erhält, ist es fast unmöglich, 500 Millionen US-Dollar in den Bau einer Anlage zur Herstellung neuer Batterien zu investieren. ""

Selbst wenn neue Batteriehersteller die neue Technologie irgendwann auf den Markt bringen können, werden sie mit Problemen wie der Ausweitung der Produktion und der Suche nach Käufern konfrontiert sein. Dies war bei den vorherigen LeydenEnergy- und A123-Systemen der Fall. Obwohl neue Technologien verfügbar waren, scheiterten sie an unzureichender Finanzierung und Nachfrage, die nicht den Erwartungen entsprachen. Es gibt auch zwei Start-up-Unternehmen, Seeo und Sakti3, die vor der Massenproduktion zu einem niedrigen Preis erworben wurden.

In der Zwischenzeit haben Samsung, LG und Panasonic, die drei weltweit führenden Batteriehersteller, ihre Strategien mit immer geringerem Interesse an Batterien mit neuer Technologie zugunsten der Verbesserung ihrer aktuellen Produkte geändert. Darüber hinaus stehen diese neuen Batterie-Start-ups vor einem Problem, das sie nicht erwähnen möchten: Die in den 1970er Jahren entwickelten Lithium-Ionen-Batterien haben sich ständig verbessert.

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