Können Ultrakondensatoren Lithiumbatterien ersetzen?

Im Vergleich zu Lithiumbatterien bietet der Ultrakondensator die Vorteile einer schnellen Lade- und Entladegeschwindigkeit, eines hohen Wirkungsgrads, einer langen Lebensdauer und einer hohen Sicherheit. Dies scheint das Gegenmittel gegen das heutige Rätsel um Elektroautos zu sein.

Während die Lithiumbatterieindustrie um ihr Geld läuft, nähert sich einer ihrer potenziellen Rivalen: Superkondensatoren.

IDTechEx, ein Marktforschungsunternehmen, hat kürzlich die kühne Behauptung aufgestellt, dass Superkondensatoren den Markt für Lithium-Ionen-Batterien zerstören werden. In einem Bericht mit dem Titel "Der Ultrakondensator-Markt 2014-2024" sagte IDTechEx, dass der globale Ultrakondensator-Markt bis 2024 einen Wert von 6,5 Milliarden US-Dollar haben wird, wobei ein höherer Marktanteil den Batteriemarkt belastet.

Ultrakondensatoren sind neue energiespeicher zwischen herkömmlichen Kondensatoren und wiederaufladbaren Batterien. Das Grundprinzip und andere Arten von Doppelschichtkondensatoren sind dieselben: Die Verwendung einer porösen Aktivkohleelektrode und eines Elektrolyten, die aus einer Doppelschichtstruktur bestehen, um eine extrem große Kapazität zu erhalten. Da die Kapazität sehr groß ist, sind die externe Leistung und die Batterie gleich, auch als "Kondensatorbatterie" bezeichnet.

Warum glauben manche Leute, dass es Lithiumbatterien ersetzen wird? Hauptsächlich aus Gründen der Leistung. Im Vergleich zu Lithiumbatterien bietet der Ultrakondensator die Vorteile einer schnellen Lade- und Entladegeschwindigkeit, eines hohen Wirkungsgrads, einer langen Lebensdauer und einer hohen Sicherheit. Dies scheint das Gegenmittel gegen das heutige Rätsel um Elektroautos zu sein.

Die weltweit erste 100% Niederflur-Straßenbahn mit Superkondensator, die im Mai dieses Jahres in einer Charge ausgeliefert wurde, verwendet einen Doppelschicht-Superkondensator 7500F mit einer Lebensdauer von bis zu 10 Jahren und einer Lade- und Entladefrequenz von bis zu 1 Million mal. Jedes Mal, wenn der Zug in den Bahnhof einfährt, kann er schnell aufgeladen werden, mit einer maximalen Ladezeit von 30 Sekunden und einer maximalen Ladezeit von 10 Sekunden.

Die Sicherheit von Ultrakondensatoren gegenüber Lithium-Ionen-Batterien wurde in den letzten Jahren bei verschiedenen Vorfällen hervorgehoben. Im vergangenen Jahr waren Boeing, Apple, Tesla und andere Unternehmen von Zwischenfällen über die Sicherheit von Lithiumbatterien betroffen. Experten wiesen auch darauf hin, dass Lithiumbatterien "alte Gewohnheiten schwer sterben", es schwierig ist, den Mangel an Sicherheit durch die Technologie auszugleichen. Superkondensatoren, die elektrostatische Aufladung zum Speichern elektrischer Energie verwenden, garantieren ihre Sicherheit.

Ultrakondensatoren spielen heute aufgrund ihrer geringen Energiedichte hauptsächlich eine unterstützende Rolle für Lithiumbatterien. Dank der Verwendung von Graphen, einem "universellen Material", scheinen Ultrakondensatoren dem Ersatz von Lithium-Ionen-Batterien näher zu kommen.

Die Forscher demonstrierten die Leistung eines flexiblen Hand-Festkörper-Superkondensators

Obwohl es im In- und Ausland viele Argumente dafür gibt, wurde kein Konsens erzielt. Verglichen mit der inländischen Begeisterung für Lithiumbatterien ist der Ansatz der europäischen und amerikanischen Länder jedoch ausgewogener. Deutschland beispielsweise hat in seinem nationalen Entwicklungsplan für Elektrofahrzeuge 2008 Ultrakondensatoren mit Lithiumbatterien gleichgestellt.

In Bezug auf die Industrialisierung von Superkondensatoren sind einige Unternehmen aus den USA, Japan, Russland, der Schweiz, Südkorea und Frankreich aufgrund jahrelanger Forschung und Entwicklung sowie der Anhäufung von Technologien führend. Unternehmen wie Maxwell aus den USA, Nec aus Japan, Panasonic, Tokin und Econd aus Russland machen heute den größten Teil des globalen Marktes aus.

Laut AlexanderPotter, Analyst bei PiperJaffray, war Maxwell der erste, der den chinesischen Kuchen probierte. Yutong ist jetzt der größte Kunde und die Bestellungen beschleunigen sich.

In den letzten Jahren haben auch einige chinesische Unternehmen begonnen, sich aktiv in der Branche zu engagieren, da sie hinsichtlich der breiten Anwendungsaussichten in diesem Bereich optimistisch sind. Aufgrund der hohen technischen Hindernisse waren vor 2012 mehr als 50 Hersteller in China an der Erforschung und Entwicklung von Superkondensatoren mit großer Kapazität beteiligt, aber nur mehr als 10 Hersteller waren in der Lage, Massenproduktion und praktische Anwendung zu leisten.

Angesichts der Tatsache, dass Ultrakondensatoren für die Erzeugung neuer Energie, intelligente Netze, neue Energiefahrzeuge, energieeffiziente Gebäude, industrielle Energieeinsparungen und Emissionsreduzierung eingesetzt werden können, wird ihre Verwendung ihren strategischen Wert bestimmen, unabhängig davon, ob sie in einem Jahrzehnt Lithiumbatterien ersetzen werden.

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