Notiz vum Editeur: Elektresch Technologie ass d'Zukunft vun der grénger Äerd, an d'Batterietechnologie ass d'Grondlag vun der elektrescher Technologie an de Schlëssel fir d'grouss Entwécklung vun der elektrescher Technologie ze limitéieren. Déi aktuell Mainstream-Batterietechnologie si Lithium-Ionen-Batterien, déi eng gutt Energiedicht an eng héich Effizienz hunn. Lithium ass awer e rare Element mat héije Käschten a limitéierte Ressourcen. Gläichzäiteg, mat der Erhéijung vun der Notzung vun erneierbaren Energiequellen, ass d'Energiedicht vu Lithium-Ionen-Batterien net méi genuch. Wéi soll een drop reagéieren? De Mayank Jain huet eng Bilanz vun e puer Batterietechnologien opgeholl, déi an Zukunft kéinte benotzt ginn. Den Originalartikel gouf op Medium mam Titel: D'Zukunft vun der Batterietechnologie publizéiert.
D'Äerd ass voller Energie, a mir maachen alles wat mir kënnen, fir dës Energie ze erfassen an gutt ze notzen. Och wann mir beim Iwwergank op erneierbar Energien besser geschafft hunn, hu mir net vill Fortschrëtter bei der Energiespäicherung gemaach.
Am Moment sinn déi héchst Standarden vun der Batterietechnologie Lithium-Ionen-Batterien. Dës Batterie schéngt déi bescht Energiedicht, héich Effizienz (ongeféier 99%) a laang Liewensdauer ze hunn.
Also, wat ass lass? Well d'Erneierbar Energie, déi mir ophuelen, weider wiisst, ass d'Energiedicht vu Lithium-Ionen-Batterien net méi genuch.
Well mir weider Batterien a Chargen produzéiere kënnen, schéngt dat keng grouss Saach ze sinn, awer de Problem ass, datt Lithium e relativ rar Metall ass, sou datt seng Käschte net niddreg sinn. Och wann d'Produktiounskäschte fir Batterien falen, klëmmt och de Besoin fir Energiespeicher séier.
Mir sinn elo an engem Punkt ukomm, wou, soubal d'Lithium-Ionen-Batterie hiergestallt ass, se en enorme Impakt op d'Energieindustrie wäert hunn.
Déi méi héich Energiedicht vu fossile Brennstoffer ass eng Tatsaach, an dat ass e groussen Aflossfaktor, deen den Iwwergank zu enger totaler Ofhängegkeet vun erneierbaren Energien behënnert. Mir brauche Batterien, déi méi Energie ausstoen ewéi eist Gewiicht.
Wéi Lithium-Ionen-Batterien funktionéieren
De Funktionsmechanismus vu Lithiumbatterien ass ähnlech wéi bei normale AA- oder AAA-Chemikalienbatterien. Si hunn Anoden- an Kathodenterminalen, an en Elektrolyt dertëschent. Am Géigesaz zu normale Batterien ass d'Entladungsreaktioun an enger Lithium-Ionen-Batterie reversibel, sou datt d'Batterie ëmmer erëm gelueden ka ginn.
D'Kathode (+ Terminal) besteet aus Lithium-Eisenphosphat, d'Anode (- Terminal) besteet aus Graphit a Graphit besteet aus Kuelestoff. Elektrizitéit ass just de Floss vun Elektronen. Dës Batterien generéieren Elektrizitéit andeems se Lithium-Ionen tëscht der Anode an der Kathod beweegen.
Wann se gelueden sinn, beweege sech d'Ionen op d'Anode, a wann se entlueden, lafen d'Ionen op d'Kathode.
Dës Bewegung vun Ionen verursaacht d'Bewegung vun Elektronen am Circuit, sou datt d'Bewegung vu Lithium-Ionen an d'Elektronebewegung matenee verbonne sinn.
Siliziumanode Batterie
Vill grouss Automobilfirmen wéi BMW hunn an d'Entwécklung vu Siliziumanodenbatterien investéiert. Wéi normal Lithium-Ionen-Batterien benotzen dës Batterien Lithiumanoden, awer amplaz vun Anoden op Kuelestoffbasis benotze se Silizium.
Als Anod ass Silizium besser wéi Graphit, well et 4 Kuelestoffatome brauch fir Lithium ze halen, an 1 Siliziumatom kann 4 Lithiumionen halen. Dëst ass eng grouss Verbesserung ... wouduerch Silizium 3 Mol méi staark ass wéi Graphit.
Trotzdeem ass d'Benotzung vu Lithium nach ëmmer e zweeschneidegt Schwäert. Dëst Material ass nach ëmmer deier, awer et ass och méi einfach, d'Produktiounsanlagen op Siliziumzellen ëmzestellen. Wa Batterien komplett anescht sinn, muss d'Fabréck komplett nei gestalt ginn, wat d'Attraktivitéit vum Ëmstieg liicht reduzéiert.
Siliziumanoden ginn duerch d'Behandlung vu Sand fir rengt Silizium hiergestallt, awer dat gréisst Problem, mat deem d'Fuerscher de Moment konfrontéiert sinn, ass datt Siliziumanoden beim Gebrauch anschwellen. Dëst kann dozou féieren, datt d'Batterie ze séier ofbaut. Et ass och schwéier, Anoden a Masse ze produzéieren.
Graphenbatterie
Graphen ass eng Zort Kuelestoffschlack, déi dat selwecht Material wéi e Bläistëft benotzt, awer et kascht vill Zäit fir Graphit un d'Schlacken ze befestigen. Graphen gëtt fir seng exzellent Leeschtung a ville Gebrauchsfäll gelueft, an Batterien sinn ee vun hinnen.
Verschidde Firmen schaffen un Graphenbatterien, déi a Minutten voll geluede kënne ginn an 33 Mol méi séier entluede kënne ginn ewéi Lithium-Ionen-Batterien. Dëst ass vu groussem Wäert fir Elektroautoen.
Schaumbatterie
Aktuell sinn traditionell Batterien zweedimensional. Si sinn entweder wéi eng Lithiumbatterie gestapelt oder wéi eng typesch AA- oder Lithium-Ionen-Batterie zesummegerullt.
D'Schaumbatterie ass en neit Konzept, dat d'Beweegung vun elektrescher Ladung am 3D-Raum involvéiert.
Dës dräidimensional Struktur kann d'Ladezäit beschleunegen an d'Energiedicht erhéijen, dëst sinn extrem wichteg Qualitéite vun der Batterie. Am Verglach mat de meeschte aner Batterien hunn Schaumbatterien keng schiedlech flësseg Elektrolyte.
Schaumbatterien benotzen fest Elektrolyte amplaz vu flëssegen Elektrolyte. Dësen Elektrolyt leet net nëmmen Lithiumionen, mä isoléiert och aner elektronesch Apparater.
D'Anode, déi déi negativ Ladung vun der Batterie hält, ass aus geschäumtem Koffer gemaach a mat dem néidegen aktive Material beschichtet.
En festen Elektrolyt gëtt dann ronderëm d'Anode applizéiert.
Schlussendlech gëtt eng sougenannt "Positivpaste" benotzt fir d'Lücken an der Batterie ze fëllen.
Aluminiumoxid Batterie
Dës Batterien hunn eng vun de gréissten Energiedichten vun all Batterien. Hir Energie ass méi staark a méi liicht wéi aktuell Lithium-Ionen-Batterien. Verschidde Leit behaapten, datt dës Batterien 2.000 Kilometer Elektroautoen erreeche kënnen. Wat ass dëst Konzept? Als Referenz ass déi maximal Reechwäit vun Tesla ongeféier 600 Kilometer.
De Problem mat dëse Batterien ass, datt se net geluede kënne ginn. Si produzéieren Aluminiumhydroxid a fräisetzen Energie duerch d'Reaktioun vun Aluminium a Sauerstoff an engem Waasserbaséierten Elektrolyt. D'Benotzung vu Batterien verbraucht Aluminium als Anode.
Natriumbatterie
Aktuell schaffen japanesch Wëssenschaftler un der Entwécklung vu Batterien, déi Natrium amplaz vu Lithium benotzen.
Dëst wier disruptiv, well Natriumbatterien theoretesch 7 Mol méi effizient si wéi Lithiumbatterien. En anere grousse Virdeel ass, datt Natrium dat sechsträichst Element an den Äerdreserven ass, am Verglach zum Lithium, wat e rar Element ass.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 02. Dezember 2019