Wissen Sie, wer der Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie ist?

Eine wichtige neue Studie in der Energiewelt wurde von dem amerikanischen Physiker John Goodenough durchgeführt, der dafür bekannt ist, Lithium-Ionen-Batterien erfunden zu haben, die heute in Geräten aller Art verwendet werden. Der Wissenschaftler, im ehrwürdigen Alter von 94 Jahren, hat zusammen mit einem Forscherteam der Universität von Texas in Austin einen neuen Typ von "Festkörper" -Batterien entwickelt, der sich schneller auflädt und dreimal so viel Energie ansammeln kann .

Die in der Royal Society of Chemistry veröffentlichte und von John Goodenough in Zusammenarbeit mit der leitenden Forscherin Maria Helena Braga von der Cockrell School durchgeführte Studie besteht aus der Entwicklung einer neuen kostengünstigen, nicht brennbaren, langlebigen Energielösung mit einem hohe Dichte an volumetrischer Energie. Gegenwärtige Lithiumbatterien verwenden flüssige Elektrolyte, um die Ionen durch die Anode (den negativen Teil der Ladung) und die Kathode (den positiven Teil) zu transportieren.

Dieser Vorgang ermöglicht kein schnelles Wiederaufladen der Akkumulatoren, was im Falle eines Drucks zu Dendriten oder "Metallwhiskern" führen kann, die einen Kurzschluss zu Explosionen und Bränden verursachen. Um diese Einschränkung zu überwinden, verlassen sich die Forscher daher auf Glaselektrolyte, die die Verwendung einer Alkalimetallanode ohne Bildung von Dendriten ermöglichen und die Funktion der Batterie unter Bedingungen bis zu -20 ° C gewährleisten.

Lithium-Ionen-Batterie-Erfinder-Geschichte:

Mit 94 kann man immer noch groß träumen, und der amerikanische Physiker John Goodenough ist ein Beispiel: Er ist berühmt dafür, Lithium-Ionen-Batterien erfunden zu haben, die heute in Geräten aller Art verwendet werden. In seinem ehrwürdigen Alter kam er auf die Idee, eine andere Idee zu entwickeln, die revolutionär sein könnte . Der Wissenschaftler, Leiter eines Forscherteams an der Universität von Texas in Austin, erfand einen neuen Batterietyp, der dreimal so viel Energie speichern und schnell aufladen kann. Dank seiner Entdeckung könnten wir vielleicht eines Tages wiederaufladbare Batterien auf dem Markt finden, die länger halten und schneller aufladen können (Minuten, nicht Stunden) als die heute angebotenen.

Die Forschung über die neue "Festkörper" -Batterie wurde in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science Journal veröffentlicht. Die Forscher verwendeten einen Glaselektrolyten anstelle von Flüssigkeit: Dies ermöglichte es, einige der typischen Probleme mit Lithiumbatterien zu umgehen. Letzteres weist mehrere Einschränkungen auf: Flüssige Elektrolyte ermöglichen es Akkumulatoren nicht, sich schnell wieder aufzuladen.

Sie unterliegen auch Kurzschlüssen und Batterieexplosionen aufgrund des schnellen Aufladens. Der Glaselektrolyt hingegen verhindert die Bildung von Umständen, die zu Fehlfunktionen führen, und ermöglicht den Betrieb der Batterien auch bei niedrigen Temperaturen (bis zu -20 ° C).

Goodenough und sein Team arbeiten daran, die Batterien immer mehr zu perfektionieren. Dies kann eines Tages schnelles Aufladen und häufige Wiederaufladezyklen unterstützen sowie absolut sicher sein und die Gefahr von Bränden vermeiden. Dank der Energie, die sie speichern können, können sie auch für Elektroautos verwendet werden. "Kosten, Sicherheit, Energie und Ladezyklen sind wichtige Themen für umweltfreundliche Autobatterien und um sicherzustellen, dass sie besser gekauft werden", sagte der Wissenschaftler.

Der historische Effekt von Lithium-Ionen-Batterie-Erfinder:

Daher besteht das Hauptziel von Forschern, aber auch von multinationalen Unternehmen, die auf dem Gebiet der Elektroautos und elektronischen Geräte jeglicher Art tätig sind, in der Entwicklung einer Batterie, die nach einigen Betriebsstunden nicht mehr aufgeladen werden muss, aber autonom sein kann von geraden Tagen.

Wer es geschafft hat, diese Art von Akkumulator zu schaffen, hat den Schlüssel zum Erfolg. Jeder würde sofort loslegen, um das neue Smartphone zu kaufen, das auch eine ganze Woche lang funktioniert, ohne dass es aufgeladen werden muss. Aber ist dieses Ziel möglich? Sicher ja, obwohl es zeitlich wahrscheinlich nicht eng ist.

Um zu verstehen, wie langsam die Technologie hinter wiederaufladbaren Batterien voranschreitet, ist es gut, eine kurze Geschichte zu zeichnen. Die wiederaufladbaren Batterien erscheinen um die Mitte des neunzehnten Jahrhunderts; Dies bedeutet, dass sie heute eine 165-jährige Geschichte hinter sich haben und eine Zeit, in der ihre Entwicklung in Wirklichkeit überhaupt nicht schwindelerregend war, wie dies stattdessen bei den meisten anderen Geräten der Fall war, die wir heute haben.

Die ersten wiederaufladbaren Batterien waren Blei-Säure; Denken Sie nur daran, dass sie offensichtlich in einer überarbeiteten und korrigierten Version noch heute verwendet werden. Blei-Säure-Batterien sind im Vergleich zu modernen Lithium-Ionen-Batterien sehr widerstandsfähig. Sie produzieren hohe Energie, auch wenn sie eine niedrige Energiedichte haben. Große Bleibatterien werden heute zum Starten von Autos und Motorrädern verwendet.

Denken Sie, dass Lithium-Ionen-Batterien derzeit die neue Herausforderung meistern?

Ein weiterer Aspekt, bei dem diese Batterien Lithium-Ionen-Batterien vorzuziehen wären, betrifft auch ihre Beständigkeit gegen Kälte und Hitze. Sie alle wissen, dass ein Smartphone im Winter, wenn es besonders kalt ist (dh wenn die Temperaturen unter 10 Grad fallen), seine Leistung enorm verlangsamt. Wenn es heiß ist, überhitzen sie sich und schalten sich manchmal sogar aus. In extremen Fällen können die Batterien auch explodieren.

Bleibatterien weisen jedoch eine schlechte Leistung auf und haben im Laufe der Zeit versucht, Ersatzmaterialien zu finden: Erstens handelte es sich um Cadmium, das Anfang des 20. Jahrhunderts eingeführt wurde, aber zu Beginn des 21. Jahrhunderts aus der Europäischen Gemeinschaft verbannt wurde Schwermetall.

Schließlich wurden Lithiumionen eingesetzt, die in Bezug auf Blei eine deutlich höhere Energiekapazität garantieren: Bleibatterien liefern eine Energiedichte von ca. 30 WH / kg, während Lithiumbatterien eine Dichte von 150 WH / kg aufweisen.

Aber auch diese Batterien sind anfällig für Verbesserungen, und Lithiumionen könnten auf plausible Weise entweder durch Graphit oder Aluminium ersetzt werden. In diesem Sinne wurden bereits Experimente durchgeführt, die ein gutes Zeichen sind; Sie müssen jedoch Möglichkeiten finden, diese Batterien so klein zu machen, dass sie sogar eine Smartwatch mit Strom versorgen können.

Es scheint auch, dass Systeme entwickelt werden, um ein Mobiltelefon auch aus der Ferne aufladen zu können, wobei ein System auf elektromagnetischen Feldern basiert, auch wenn dies alles nicht in Kürze geschehen wird.