Eine Gruppe von Forschern aus dem Andlinger Energy and Environmental Center hat eine neue Art von Festkörperbatterie entwickelt, die Lithium-Ionen-Batterien durch Energiedichte und Effizienz erheblich überschreiten kann. Ihr Durchbruch ist eine nicht -fahre feste Batterie, die eine der Hauptbeschränkungen für herkömmliche Batterien beseitigt und eine Revolution in der Energiespeicherung durchführen kann.
Moderne Lithium-Ionen-Batterien verwenden einen flüssigen Elektrolyten, der einen ionischen Fluss zwischen der Kathode und der Anode liefert. Feste Batterien, wie der Name schon sagt, verwendet einen festen Elektrolyten, wodurch sie kompakter, sicherer und langlebiger werden. Wichtige Vorteile von festen State -Batterien: höhere Energiedichte - Sie können eine größere Energieversorgung pro Volumeneinheit bieten, eine längere Lebensdauer - weniger Abbau der Materialien im Prozess. Sicherheit - Das Fehlen von brennbaren Flüssigkeitselektrolyten verringert das Brandgefahr. Ein breiterer Temperaturbereich - sie können sowohl bei kalten als auch unter heißen Bedingungen effektiv funktionieren.
Die größte Innovation der Forscher ist die Beseitigung der Anode. In herkömmlichen Batterien ist die Anode eine Schlüsselkomponente, in der sich beim Laden von Ionen ansammeln. In einer nicht gefütterten Batterie werden die Ionen direkt auf dem Strom abgerechnet und bilden eine dünne Metallschicht. Es hat mehrere Vorteile: weniger Gewicht und Größe - Das Entfernen der Anode macht den Akku kompakter, billigere Produktion - keine teuren Materialien für die Anode. Verbesserte Energieeffizienz - weniger Hindernisse für die Bewegung von Ionen. Einer der größten Hindernisse für die Einführung von Festkörperbatterien besteht darin, einen stabilen Kontakt zwischen dem festen Elektrolyten und dem Strom sicherzustellen. Wenn der Kontakt zu schwach oder zu stark ist, kann der Akku ausfallen. Die Forscher haben festgestellt, dass die Nanobedeckung zwischen dem Elektrolyten und dem Strom den Übertragung von Ionen verbessern und eine gleichmäßige Ausfällung des Metalls gewährleisten kann. Die Tests haben gezeigt, dass Silber- und Kohlenstoffnanopartikel am besten geeignet sind. Die effektivsten Ergebnisse wurden bei der Verwendung von 50-Nanometer-Silberpartikeln erzielt, die gleichmäßige Metallstrukturen erzeugen konnten. Trotz erheblicher Fortschritte erkennen die Forscher, dass Sie immer noch mehrere technische Probleme lösen müssen, bevor solche Batterien im Handel erhältlich sind. Produktionsprozesse sollten für die Massenfreisetzung angepasst werden, und der Kontakt zwischen Materialien sollte für stabile Arbeiten unter realen Bedingungen verbessert werden. "Die Aufgabe ist es, in nur wenigen Jahren von der Forschung zu echtem Gebrauch zu wechseln", sagte Professor Kelsi Gatzel.
Wenn Wissenschaftler erfolgreich sind, können wir eine neue Generation von Batterien erhalten, mit denen Elektrofahrzeuge mehr als 800 km mit einer Ladung fahren können, und mobile Geräte arbeiten mehrmals länger, ohne sich aufzuladen.
