Wer kann der "Retter" sein? Festkörperbatterien sind auch

Laut China Business News investierte James Dyson, der Erfinder der Staubsauger und Gründer von Dyson, Mitte dieses Monats seine erste Investition in Höhe von 15 Millionen US-Dollar in das Festkörperbatterieunternehmen Sakti3. Ist ein Batterie-Startup-Unternehmen, das 2007 gegründet wurde.

Laut Dyson wird die derzeit entwickelte Festkörperbatterie von Sakti3 eine Energiedichte von 1.100 WH / L haben. Nicht nur Dyson, in den letzten Jahren hat das Unternehmen Sakti3 auch Investitionen von Unternehmen wie General Motors erhalten.

Engpass bei der Lebensdauer der Flüssigkeitsbatterie

Seit der Einführung von Lithium-Ionen-Batterien, die flüssige Elektrolyte enthalten, in elektronischen Geräten im Jahr 1991 sind flüssige lithium-batterien zu einem der ausgereiftesten und am weitesten verbreiteten technischen Wege geworden. In den Augen von James Dyson ist "Now Battery Technology auf bestimmte Engpässe gestoßen".

Zum Beispiel wurde die Apple Watch, die noch nicht aufgeführt ist, ausgespuckt. Hinter dem Preis von 128.000 Yuan hat die Batterielebensdauer, von der die Öffentlichkeit glaubt, dass sie verbessert werden sollte, keinen signifikanten Durchbruch erzielt, nur 18 Stunden. "Der Preis für diese Erneuerung kann nur sagen, dass der Kauf die Gefühle sind ..." Netto-Freund-Hilfe, "mit dem Preis eines Autos, um eine Uhr zu kaufen, betrunken und jeden Tag aufzuladen Oh."

In der Tat werden nicht nur tragbare Geräte, einschließlich Smart Homes, sondern auch der einst beliebte neue Energie-Auto-Neuling Tesla durch Engpässe bei der Batterielebensdauer in Frage gestellt. Obwohl sein Erscheinungsbild cool genug ist, ist das Konzept des Umweltschutzes auch modisch genug, aber selbst wenn die Kilometerleistung ohne Auto 500 km erreicht, ist es wirklich schwierig, sich zu bewegen, wenn die Batterieleistung erschöpft ist. Tesla-Gründer und CEO Musk ist jedoch auch unschuldig. Der Mangel an Batterieleistung ist das erste Problem, das die Industrie nicht lösen kann. Darüber hinaus ist Tesla unter allen neuen Energiefahrzeugen bereits der Champion in Sachen Kilometerleistung.

Vielleicht ist eines der wichtigsten Probleme, das die Entwicklung der Elektronikindustrie heute behindert, nicht die Technologie des Produkts selbst, sondern die Verbesserung der Batterielebensdauer. Warum können flüssige Lithiumbatterien keine größere Reichweite haben?

Die Länge des Batteriebereichs hängt in hohem Maße von der energiespeicherkapazität der Batterie ab, dh von der Energiedichte pro Volumeneinheit. Um die Einheitsenergiedichte der Batterie zu erhöhen, muss zum einen die Arbeitsspannung und zum anderen die Energiedichte des Elektrodenmaterials erhöht werden. Wenn die Arbeitsspannung nur in einem festen Bereich liegen kann, kann die Energiedichte der Batterie nur durch die Energiedichte des Elektrodenmaterials erhöht werden. Mit anderen Worten, die Entwicklung von Lithiumbatterien folgt dem Gesetz "einer Materialgeneration, einer Batteriegeneration". Die vorhandenen positiven Elektrodenmaterialien für Lithiumbatterien umfassen im Allgemeinen Lithiumkobalt, Lithiummangan, lithiumeisenphosphat und ternäre Materialien, während die negativen Elektrodenmaterialien im Allgemeinen Graphit-, Hart- / Weichkohlenstoff-, lithiumtitanat- und legierte negative Elektrodenmaterialien sind. Der Ausgrabungsraum ist nicht groß.

Dies bedeutet, dass die Reichweite von Lithium-Ionen-Batterien erheblich erhöht wird, sofern im Elektrodenmaterial keine neuen Alternativen gefunden werden.

Innovation bei Festkörperbatterien

Gibt es jedoch eine andere vorteilhaftere Batterietechnologie, die diese ersetzen kann, da die Energiedichte von Flüssiglithiumbatterien vorerst nicht wesentlich verbessert wurde?

Laut Bloomberg News sagte Volkswagen-Chef Martin Winterkorn auf einer Pressekonferenz in Stuttgart, Volkswagen plane, im ersten Halbjahr dieses Jahres eine Entscheidung zu treffen, ob neue Batterien vom US-Startup QuantumScape entwickelt werden. Technologie für Elektroautos von Volkswagen

Mit der Festkörperbatterietechnologie hätte VW eine Reichweite von 700 Kilometern, mehr als Tesla-Modelle und alle vorhandenen neuen Energiefahrzeuge. Möglicherweise hat Volkswagen deshalb bereits im Dezember 2014 rund 5% des oben genannten QuantumScape-Unternehmens übernommen.

Eigentlich ist es nicht nur die Öffentlichkeit. Bereits 2010 hatte Toyota Festkörperbatterien mit einer Reichweite von mehr als 1.000 km eingeführt. Bemühungen wie QuantumScape und Sakti3 versuchen auch, herkömmliche flüssige Lithiumbatterien durch feste Batterien zu ersetzen.

Der Elektrolyt einer festen Batterie ist ein fester Zustand, und seine Dichte und Struktur ermöglichen es, dass sich mehr geladene Ionen an einem Ende sammeln, um mehr Strom zu leiten, was wiederum die Batteriekapazität erhöht. Bei gleicher Elektrizitätsmenge wird das Volumen der festen Zellen kleiner. Darüber hinaus wird die Lagerung aufgrund des Fehlens von Elektrolyten in Festkörperbatterien einfacher. Bei Verwendung in großen Geräten wie Automobilen müssen keine zusätzlichen Kühlrohre, elektronischen Steuerungen usw. hinzugefügt werden, was nicht nur Kosten spart, sondern auch das Gewicht effektiv reduziert.

Laut seinem offiziellen Namen hat Sakti3 Batterien mit einer Energiedichte von 1.100 Wattstunden pro Liter hergestellt, was fast der doppelten Energiedichte aktueller Lithium-Ionen-Batterien entspricht. Kevin Jones, Batterieexperte und Professor für Materialwissenschaften an der Universität von Florida, glaubt, dass die Kosten für den Kauf und die Nutzung des Elektroautos die gleichen sein können wie für ein normales Auto, wenn die Batterie so viel Strom wie Sakti3 speichern kann.

Festkörperbatterien haben einen weiteren Vorteil: Sie explodieren nicht und entzünden sich nicht, wenn sie bei einem Unfall beschädigt werden. Zuvor waren Fisk und Tesla in Fahrzeugen mit neuer Energie wegen häufiger Batteriebrände und anderer Fehlfunktionen bankrott gegangen und langsam verschwunden.

Der Weg zur Kommerzialisierung ist lang

Avestor Canada versuchte auch, Festkörper-Lithiumbatterien zu entwickeln und meldete schließlich 2006 Insolvenz an. Avestor verwendet einen Polymerabscheider anstelle des flüssigen Elektrolyten in der Batterie, hat jedoch das Sicherheitsproblem nicht gelöst. In Nordamerika gab es mehrere Vorfälle mit Verbrennung oder Explosion von Batterien.

Die Festkörperbatterien von Sakti3 werden mithilfe der Dünnschichtabscheidungstechnologie hergestellt, die auch häufig in Flachbildschirmen und bei der Herstellung von Photovoltaik-Solarzellen eingesetzt wird. "Die Batterie ist in zwei Hälften geteilt oder die Batterie befindet sich in einer Umgebung mit hohen Temperaturen. Die Batterien können jedoch weiter funktionieren." Ihrer Meinung nach sind die Festkörperbatterien von Sakti3 absolut sicher.

Aber Toyota sieht in der Festkörperbatterietechnologie nicht den einzigen Weg für neue Energie, nicht lange nachdem das erste in Serie produzierte Wasserstoff-Brennstoffzellenauto vorgestellt wurde.

"Festkörperbatterien sind möglicherweise einer der zukünftigen Trends in der Batterietechnologie, aber möglicherweise nicht die besten." Die Techniker der oben genannten neuen Energieerzeugungsunternehmen erklärten gegenüber Reportern: "Dazu gehören Brennstoffzellen, Superkondensatoren, Aluminiumluftzellen und Magnesium Batterien haben einen größeren konzeptionellen Entwicklungsraum und letztendlich hängt es davon ab, welche Route sich schneller und enger entwickelt. "

Der vielleicht größte Test ist der Preis. Es versteht sich, dass die Kosten für flüssige Lithiumbatterien etwa 200 bis 300 US-Dollar pro Kilowattstunde betragen. Wenn Sie vorhandene Technologien verwenden, um feste Batterien herzustellen, die für die Stromversorgung von Smartphones ausreichen, werden die Kosten 15.000 US-Dollar erreichen, und die Kosten für feste Batterien, die für die Stromversorgung von Autos ausreichen, sind noch höher. Die Kosten belaufen sich auf erstaunliche 90 Millionen US-Dollar.

Ein wichtiger Grund für die hohen Kosten von Festkörperbatterien ist laut Sastry ihre Ineffizienz. Nach Sastrys Plan wird Sakti3 die Kosten für Batterien schließlich auf 100 US-Dollar pro Kilowattstunde senken, aber sie hat das letzte Mal nicht angegeben.

Festkörperbatterien sind seit jeher kein neues Konzept, aber im Laufe der Jahre sind Forschung und Entwicklung nicht so schnell vorangekommen wie erwartet. Wie bei Lithium-Ionen-Batterien wurden in den 1970er Jahren die Konzepte und die experimentelle Zertifizierung parallel vorangetrieben, aber der tatsächliche Masseneinsatz erfolgte bereits Ende des 20. Jahrhunderts.

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