Was ist eine Festkörper-Lithiumbatterie?
Die nächste Generation wiederaufladbarer Batterien kommt bald auf den Markt. Hier erfahren Sie, was Sie über Festkörperlithium wissen sollten und wo es zu finden ist.
In Ihrem Telefon, Ihrem Computer und Ihrem Gerät befindet sich Flüssigkeit elektrisches Fahrzeug (EV). Das liegt daran, dass fast alle wiederaufladbaren Elektronikgeräte verwendet werden Lithium-Ionen-Batterien, die auf flüssigen Elektrolyten basieren.
Aber das wird sich bald ändern.
„Obwohl Festkörper-Lithiumbatterien bereits vor mehr als 30 Jahren entwickelt wurden, nimmt ihre kommerzielle Nutzung gerade erst Fahrt auf dank neuer Materialien, die sie kommerziell nutzbar machen“, sagt Vince Caito, Vizepräsident für Produkt Entwicklung bei Yoshino Power. „Solid-State-Technologien machen besonders Schlagzeilen, da Automobilhersteller sie für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen entwickeln.“
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Was ist eine Festkörper-Lithiumbatterie?
Vereinfacht gesagt verwendet eine Festkörper-Lithiumbatterie einen festen Elektrolyten anstelle eines flüssigen.
„Alle Batterien bestehen aus drei Hauptkomponenten: Anode, Kathode und einem Elektrolyten“, sagt Gabriel Adams, Student an der Arizona State University, der an der neuen Technologie forscht Rolston Labor.
„In den weit verbreiteten Nicht-Festkörper-Lithiumbatterien, die in allen Bereichen zu finden sind, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu In Flugzeugen ist der Elektrolyt eine Flüssigkeit, die den Lithiumionentransfer zwischen der Anode und erleichtert Kathode. In einer Festkörper-Lithiumbatterie ist der Elektrolyt stattdessen ein festes Material.“
Es gibt verschiedene Arten von Festkörper-Lithiumbatterietechnologien. Einige setzen auf Polymere, um die Lithiumionen zu leiten, während andere Sulfide oder Oxide (Keramik) verwenden.
Vorteile von Festkörper-Lithiumbatterien
Ein wesentlicher Vorteil ist die erhöhte Sicherheit, da die Elektrolyte nicht austreten können.
„Flüssige Elektrolyte sind brennbar, und das ist der Grund, warum Sie sehen Batterie brennt in den Nachrichten“, sagt Eric D. Wachsman, Ph. D., Direktor des Maryland Energy Innovation Institute.
„Wir können darauf aufbauen, und das tun wir schon seit langem, aber es gibt bestimmte grundlegende Kompromisse zwischen der Sicherheit und Leistung mit flüssigen Elektrolyten und den keramischen Festelektrolyten vermeiden diesen Kompromiss, weil der Feststoff es ist nicht brennbar."
Ein weiterer Vorteil: Die höhere Energiedichte führt zu einer kompakteren und leichteren Batterie. Bei Elektrofahrzeugen wird dies als „Heiliger Gral“ angepriesen, da Autos damit mit einer Ladung weiter fahren können aufladen schneller.
Für die Technikfreaks da draußen, hier ist laut Adams der Grund: „Feststoffe sind dichter als Flüssigkeiten, und Festkörperbatterien machen einen Separator zwischen Anode und Kathode überflüssig.“ Außerdem weisen sie eine bessere thermische Stabilität auf, da Feststoffe auf atomarer Ebene fester miteinander verbunden sind, sodass Festkörperbatterien höheren Temperaturen besser standhalten können.“
Nachteile von Festkörper-Lithiumbatterien
Der größte Nachteil sind die Kosten aufgrund der fortschrittlichen Materialien, Technologien und Herstellungskomplexität. Da diese Batterien jedoch immer häufiger eingesetzt werden, werden die Kosten wahrscheinlich sinken.
Wo werden Festkörperbatterien eingesetzt?
Derzeit sind sie für Verbraucher nicht allgemein verfügbar, aber das beginnt sich zu ändern. Yoshino Power hat gerade einige der ersten Festkörper-Lithiumprodukte auf den Markt gebracht: tragbare Kraftwerke in verschiedenen Größen für Backup zu Hause, Betrieb von Elektrowerkzeugen Und Camping. Es wird erwartet, dass die Technologie in den nächsten Jahren den Markt für Elektrofahrzeuge erobern wird.
„Festkörperbatterien sind der Weg der Zukunft“, sagt Adams. „Hersteller neuer Elektrofahrzeuge investieren stark in ihre Entwicklung, und das gefällt den Unternehmen Toyota hat behauptet, dass seine neuen Elektrofahrzeuge bald Feststoffbatterietechnologie verwenden werden 2027.”
Fast jeder andere Automobilhersteller hat sich ebenfalls dieser Technologie verschrieben.
„Der Schwerpunkt des Energieministeriums liegt bei der Finanzierung auf Elektrofahrzeugen, da diese Auswirkungen auf die Bewältigung von Klimaproblemen haben“, sagt Wachsman. „Aber es wird es in die Unterhaltungselektronik schaffen. Es wird in den Netzspeicher gelangen. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Batterien sind unbegrenzt.“
Aber wenn Sie über ein Elektrofahrzeug nachdenken und Ihr Budget begrenzt ist, warten Sie nicht, bis die Technologie auf den Markt kommt. „Holen Sie es sich jetzt einfach“, sagt Wachsman. „Die ersten Exemplare werden teurer sein, und es wird eine Weile dauern, bis der Produktionsumfang so groß ist, dass der Preis pro Einheit sinkt.“
Als freiberufliche Autorin und Indie-Filmproduzentin berichtet Karuna Eberl für Family Handyman über die Outdoor- und Naturseite des Heimwerkens und erkundet Wildtiere, grünes Leben, Reisen und Gartenarbeit. Sie schreibt außerdem die Kolumne „Eleven Percent“ von FH über dynamische Frauen in der Baubranche. Zu ihren weiteren Credits gehört das März-Cover von Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel und Atlas Obscura. Karuna und ihr Mann sind außerdem auf der letzten Etappe der Renovierung eines verlassenen Hauses in einer Geisterstadt im ländlichen Colorado. Wenn sie nicht arbeiten, findet man sie beim Wandern, auf Nebenstraßen und beim Campen in ihrem selbst umgebauten Van.
