Was du wissen musst
- Lithium-Metall-Anodenbatterien gelten aufgrund ihres enormen Potenzials zur Energiespeicherung, ihrer Erschwinglichkeit und Recyclingfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Batterien als der „heilige Gral“ der tragbaren Speicher.
- Das Hauptproblem war schon immer ihre Reaktionsfähigkeit. Lithium-Metall-Anodenbatterien sind im Wesentlichen ein bisschen explodierend.
- Seit Jahrzehnten wird geforscht, um die praktischen Probleme von Lithium-Metall-Anodenbatterien zu lösen, und ein neuer Durchbruch könnte der erste Schritt zu praktischen Anwendungen sein.
- Ein stabiler Lithium-Metall-Anoden-Akku könnte Ihren Windows-Laptop in nur wenigen Minuten aufladen und eine Verschlechterung über Tausende von Zyklen hinaus verhindern, möglicherweise über Jahrzehnte hinweg.
Neue Forschungsergebnisse, die diese Woche veröffentlicht wurden, könnten der erste Schritt in Richtung praktischer Anwendungen von Lithium-Metall-Anodenbatterien sein – von vielen als „heiliger Gral“ der tragbaren Stromspeicherung angesehen.
Lithium-Metall-Anodenbatterien bieten gegenüber heutigen modernen Batterien zahlreiche Vorteile, insbesondere im Hinblick auf Wiederaufladung, Kapazität und Langlebigkeit über Zyklen hinweg. Batterien und Stromspeicherung sind derzeit ein riesiges Forschungsgebiet auf der ganzen Welt, da sie einer der letzten Bereiche für Verbesserungen in der Verbrauchertechnologie sind, aber auch ein wichtiger Bestandteil von Elektrofahrzeugen, kohlenstofffreien Netzen für erneuerbare Energien, nachhaltiger Luftfahrt und mehr .
Bei all den Vorteilen, die Lithium-Metall-Anodenbatterien haben, gibt es einen ziemlich bemerkenswerten Nachteil: Sie neigen dazu, nun ja, explodieren. Diese Batterien reagieren unglaublich reaktiv auf Wasser, Luft und praktisch alles, was sie für nahezu alle Anwendungen völlig unsicher und unpraktisch macht. Das heißt, möglicherweise bis jetzt.
Neue Forschung (via Der Unabhängige), das an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) in den Vereinigten Staaten entstand, könnte zumindest einige der Probleme mit der Lithium-Metall-Anode im Zusammenhang mit der allgemeinen Reaktivität gelöst haben.
„Lithium-Metall-Anodenbatterien gelten als der heilige Gral der Batterien“, sagte Xin Li, außerordentlicher Professor am SEAS, „weil sie die zehnfache Kapazität kommerzieller Graphitanoden haben und die Fahrstrecke von Elektrofahrzeugen drastisch verlängern könnten. Unsere Forschung ist eine wichtiger Schritt hin zu praxistauglicheren Festkörperbatterien für industrielle und kommerzielle Anwendungen.“
Li nutzte eine Schokoladentrüffel-Analogie, um zu beschreiben, wie ihre Technologie funktioniert. Lithiummetall ist um Siliziumpartikel gewickelt, „wie eine harte Schokoladenschale um einen Haselnusskern in einem Schokoladentrüffel“. Durch die Platzierung mikrometergroßer Siliziumpartikel in der Anode der Batterie entdeckten Li und das Team von SEAS, dass dadurch der sogenannte „Plattierungseffekt“ abgeschwächt wird, der zur Instabilität der Lithium-Metall-Anodenbatterie beiträgt. Dadurch konnten ihre briefmarkengroßen Feststoffbatterie-Prototypen nach über 6.000 Zyklen 80 Prozent ihrer Kapazität behalten.
Li und sein Team veröffentlichten ihre Forschungsergebnisse letzte Woche in „Nature“, obwohl vor einer vollständigen Kommerzialisierung möglicherweise weitere Untersuchungen der Wechselwirkung zwischen Lithium und ihrer neuartigen Siliziumlösung erforderlich sind.
Batterien und Energiespeicherlösungen der aktuellen Generation stellen einen großen Engpass für alle Arten von Technologie dar
Auch Microsoft selbst forscht intensiv an neuen Batterietechnologien. Erst diese Woche veröffentlichte Microsoft Details zu seinen eigenen Batteriedurchbrüchen und zeigte, wie seine Modelle der künstlichen Intelligenz neue Methoden entdeckten, um die Menge an Lithium zu reduzieren, die in heutigen Batterien benötigt wird.
Die Forschung an Festkörperbatterien bleibt ein Bereich mit starkem Ausbaupotenzial, da der Großteil der heutigen Technologie durch die Notwendigkeit, klobige und umständliche Batterietechnologien zu verwenden, die seit Jahrzehnten kaum Fortschritte gemacht haben, praktisch in Engpässen steckt. Diese 2024 AA-Batterien in Ihrem besten Xbox-Controller unterscheiden sich kaum von denen in den 90ern. Ob es um Elektroautos, autonome Robotik, Luftfahrt, Weltraumforschung, Nachhaltigkeit, Lösungen für erneuerbare Energien oder einfach nur um einfache Smartphones und Laptops und Verbrauchertechnologie geht – die größten Engpässe hängen immer mit der Energie zusammen.
Die ersten Unternehmen, die unser Verständnis und die Qualität der Energiespeicherung weiterentwickeln, werden natürlich große Chancen haben, wenn die Technologie funktioniert, weshalb dies nach wie vor ein so intensives Forschungsgebiet ist. Es wird interessant sein zu sehen, wohin das alles führt, wenn die Nachhaltigkeitsbemühungen auf der ganzen Welt zunehmen.