Der Hauptbestandteil von Meerwasser revolutioniert die Technologie von Batterien für Elektrofahrzeuge

Die neue Natrium-Ionen-Batteriechemie hat sich als Kathodenmaterial herausgestellt, das die gleiche Energiedichte wie heutige Lithium-Ionen-Batterien liefern könnte, jedoch ohne negative Auswirkungen auf die Umwelt. Gleichzeitig würden Bedenken hinsichtlich der Langzeitverfügbarkeit zerstreut und die Kosten deutlich gesenkt.

Diese Technologie wird an der Technischen Universität Schalmers in Göteborg getestet und verwendet eine neue Art von Graphen, um eines der am häufigsten vorkommenden und billigsten Ionen zu speichern – Natrium. Da es der Hauptbestandteil von Meerwasser und Gewürzen ist, die wir auf Pommes frites, Fisch, Salat …

Lange bevor Lithium-Ionen-Batterien „Mainstream“ wurden und lange bevor sie sich als Lösung für Elektroautos durchsetzten (problematische Nachhaltigkeit), wurde eine Alternative zur seit dem 19. Jahrhundert eingesetzten Blei-Säure-Technologie gesucht. Blei-Säure-Batterien sind durch ihre relativ geringe Energiedichte limitiert, was ihre Anwendbarkeit auf moderne Elektroautos ausschließt. In den späten 1970er Jahren wurde dieser Batterietyp von den Autoherstellern weitgehend abgelehnt, die begannen, die Möglichkeiten im Bereich der Hochenergiebatterien zu erkunden.

Eine der Lösungen war Natrium-Schwefel, das Ende der 1980er-Jahre von BMW getestet wurde. Diese Batterien, entwickelt von Asea Brown Boverija, wurden in Serie 3 getestet, um schließlich eine Kapazität von 22 kWh zu erreichen. Von ihrem Potenzial ermutigt, entwickelte BMW eine leichte E1-Kunststoffkarosserie, die eine 200-Kilogramm-Batterie für 320 Kilometer Autonomie sorgte. 1993 wechselten die Bayern dann für E2 auf eine Natrium-Nickel-Chlorid-“Zebra”-Batterie, und später war die Nickel-Cadmium-Batterie wieder in der 3er-Reihe. Schließlich verwendete das Mini-E-Projekt eine Lithium-Ionen-Batterie mit 35 kWh.

Wie Lithium-Ionen-Zellen basieren die Anoden in Natrium-Ionen-Batterien auf Graphit. Bei beiden Batterietypen sind die Ionen mit Graphit interkaliert, das heißt, sie sind in dessen Struktur implementiert, die aus gestapelten Graphenschichten besteht. Natriumionen sind größer als Lithiumionen und können nicht effizient in einer Graphitstruktur gespeichert werden. Infolgedessen konnten Natrium-Ionen-Batterien bisher nicht die 10-fache Kapazität von Lithium-Ionen-Äquivalenten erreichen.

Um dies zu korrigieren, fügten die Wissenschaftler auf jeder Seite der Graphenschicht einen molekularen Abstandshalter hinzu, um zusätzlichen Raum zwischen ihnen zu schaffen. Dieser zusätzliche Platz ermöglicht es Natriumionen, sich leichter zu bewegen und die Graphitstruktur zu verlassen, was der Batterie wiederum eine viel höhere Kapazität verleiht. Die Graphenschichten sind chemisch meist auf beiden Seiten identisch, so dass Wissenschaftler diese Version “Janus” nannten, nach der römischen Gottheit mit zwei Gesichtern, dem Gott aller Neuanfänge.

Obwohl sich die Forschung noch in einem frühen Stadium befindet, ist diese Lösung noch weit von einer massenhaften Anwendung entfernt, aber die Technologie hat sich als vollständig reversibel erwiesen (das ist die grundlegende Fähigkeit der Batterie, vollständig zu laden und zu entladen) und zeigt auch eine hohe Zyklenfestigkeit, dadurch kann es ohne Leistungsverlust hunderte Male geladen und entladen werden.

Heiße Reifen


Source: Vrele gume by vrelegume.rs.

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