Forschungsentwicklung für Lithiumbatterien

Wie viel wissen Sie über die Entwicklungsgeschichte von Lithiumbatterien?

Der britische Chemiker M. Stanley Whittingham schlug erstmals 1970 vor, Lithium zur Herstellung von Batterien zu verwenden. Whittingham verwendete Elektroden aus Titansulfid und Lithium. Die wiederaufladbare Lithiumbatterie von Whittingham konnte niemals praktisch gemacht werden, da ihre Herstellung in den 1970er Jahren in erster Linie sehr teuer war. Dies war nicht nur das, sondern auch die chemische Reaktion, die auftritt, wenn die Elektroden Luft ausgesetzt werden, die für Tiere und Menschen giftig ist. Aus diesen Gründen hat Exxon, "die Institution, die Whittingham finanziert hat", dieses Projekt eingestellt. Zu dieser Zeit waren Lithiumbatterien gefährlich, da Lithiummetall mit Wasser reagierte und dabei brennbares Wasserstoffgas freisetzte. Deshalb wurde nach der Notwendigkeit einer Alternative gefragt. Aus diesem Grund konzentrierten sich die Forschungen Anfang 1970 darauf, diese Alternative zu finden, bis JO Besenhard 1974 die Verwendung von Lithiumverbindungen anstelle von Lithiummetallen in Batterien vorschlug. Seitdem ist die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien jedes Jahr in die Höhe geschossen.

Es war das Jahr 1991, als Sony sein neues Produkt, den lithium-ionen-akku, vorstellte. Seitdem wurde die kommerzielle Produktion von Lithium-Ionen-Batterien durchgeführt. Diese Erfindung ermöglichte es dem Hersteller, Mobiltelefone in einem viel kleineren Maßstab herzustellen.

Zukünftige Batterien folgen in Kürze: Forschung zu neuen Technologien für Lithiumbatterien

Die Forschung auf dem Gebiet der Lithiumbatterien war noch nie so fortschrittlich wie heute. Im Jahr 2019 wurden drei Wissenschaftler für ihre spektakuläre Arbeit auf dem Gebiet der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

Der Preis wurde an John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham und Akira Yoshino verliehen. Sie erhalten gleiche Anteile des Preises. Ihre Arbeit mit Lithium-Ionen-Batterien hat den Grundstein für eine Welt ohne fossile Brennstoffe gelegt. Es ist buchstäblich ein großer Schritt in die richtige Richtung für die ganze Menschheit. Neue Lithium-Ionen-Batterien sind jetzt viel leichter als ihre Vorgänger, kompakter und können ihre Ladung länger halten. Darüber hinaus können sie aufgrund ihrer kompakten, flexiblen Größe in allen Bereichen eingesetzt werden, von Mobiltelefonen über Laptops bis hin zu Elektrofahrzeugen.

Aufgrund moderner Technologie und Forschungen haben die Batterien von Elektroautos nicht mehr zwei Tonnen Gewicht, sondern nur noch 300 Kilogramm. Die Arbeit der Nobelpreisträger ermöglicht es uns, Energie aus erneuerbaren Quellen wie der Sonne und dem Wind in diesen Lithium-Ionen-Batterien zu speichern.

Batterie Realität: Es gibt nichts Besseres als die Lithium-Ionen-Batterie

Lithium-Ionen-Batterien haben sich einen Ruf erarbeitet, den zumindest vorerst kein Produkt überwinden kann. Lithium-Ionen-Batterien haben sich als die beste Lösung für eine wiederaufladbare Energiequelle erwiesen. Nicht nur, dass heutzutage Energie aus erneuerbaren Ressourcen (Sonne und Wind) direkt in Lithium-Ionen-Batterien gespeichert werden kann.

Wissenschaftler glauben, dass es keinen Bedarf gibt, einen Ersatz für Lithium-Ionen-Batterien zu finden. Stattdessen besteht die gesamte aktuelle Forschungsarbeit darin, diese Batterien aufzurüsten. Seit der ersten Lithiumbatterie, die 1970 bis zu diesem Zeitpunkt entwickelt wurde, war alles, was vor Ort getan wurde, die Aufrüstung und Verbesserung derselben Batterie "Lithium-Ionen-Batterie".

Die aktuellen Forschungen konzentrieren sich auf die Entfernung der brennbaren Flüssigkeit aus dem Inneren der Lithium-Ionen-Batterien. Die Flüssigkeit, die dazu führen kann, dass sich diese Batterien entzünden. Das nennt das neue Upgrade eine Festkörperbatterie.

Erwähnenswert ist auch, dass die Lithium-Ionen-Batterien heute die wirtschaftlichste Lösung für tragbare Energiequellen sind. Ihre Herstellungspreise sind sehr erschwinglich geworden, so dass sie die erste Wahl für jeden einzelnen Hersteller von Mobiltelefonen, Laptops und sogar Elektroautos sind.

Ein weiterer Grund, der die Lithium-Ionen-Batterien - zumindest vorerst - unersetzlich macht, ist ihre Größe. Das Lagern von Lithium-Ionen-Batterien in loser Schüttung ist eine einfache Aufgabe. Sie sind kompakt, klein, flexibel und vielseitig. Sie können einfach und problemlos aufbewahrt werden. Darüber hinaus ist ihre Haltbarkeit phänomenal. Eine Batterie kann bis zu zehn Jahre gelagert werden.

Die Forschung konzentriert sich nun auch darauf, wie Lithium-Ionen in alle energiespeicheraspekte integriert werden können. Das Problem, mit dem sie konfrontiert sind, ist jedoch die Entladungsrate, die relativ gering ist. Die Herausforderung besteht nun darin, einen Lithium-Ionen-akku mit einem sehr langsamen Entladesystem herzustellen, der länger als einen Tag halten kann. Darüber hinaus befassen sich die Forscher auch mit der Größe dieser Batterien. Sie wollen eine kleine Batterie mit großer Kapazität herstellen. Wie bereits erwähnt, hatten die Batterien von Elektroautos früher etwa zwei Töne, heute sind sie nur noch 300 kg. Wenn sie es noch weniger machen könnten, wäre es ein großer Schritt in die richtige Richtung.

Darüber hinaus wird die Integration von Lithium-Ionen-Batterien in mehr Anwendungen letztendlich den Planeten retten. Das liegt daran, dass Sie - wie bereits erwähnt - jetzt Energie aus erneuerbaren Ressourcen in der Batterie speichern können. Dadurch wird der Bedarf an fossilen Brennstoffen verringert. Wenn es uns gelungen ist, den Bedarf an fossilen Brennstoffen sogar um 5% pro Jahr zu senken. Dann würde unser Planet in weniger als einem Jahrhundert vor den schädlichen Emissionen gerettet, die durch die Verwendung fossiler Brennstoffe entstehen.