Lithium-Ionen-Batterien haben sich in den letzten Jahren als wichtige Technologie für den Übergang zu erneuerbaren Energien und Elektrofahrzeugen etabliert. Die stetig steigende Nachfrage nach effizienteren und kostengünstigeren Batterien hat zu bedeutenden Entwicklungen in diesem Bereich geführt. Experten prognostizieren für dieses Jahr mehrere Durchbrüche, die die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien revolutionieren könnten.
Ein bemerkenswerter Fortschritt, den man im Auge behalten sollte, ist die Entwicklung von Festkörperbatterien. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten verwenden Festkörperbatterien feste Materialien oder Keramik als Elektrolyte. Diese Innovation erhöht nicht nur die Energiedichte und erhöht potenziell die Reichweite von Elektrofahrzeugen, sondern verkürzt auch die Ladezeit und verbessert die Sicherheit durch Minimierung des Brandrisikos. Namhafte Unternehmen wie Quantumscape konzentrieren sich auf Festkörper-Lithium-Metall-Batterien und wollen diese bereits 2025 in Fahrzeuge integrieren[1].
Obwohl Festkörperbatterien vielversprechend sind, erforschen Forscher auch alternative chemische Verfahren, um Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit wichtiger Batteriematerialien wie Kobalt und Lithium auszuräumen. Die Suche nach günstigeren und nachhaltigeren Optionen treibt die Innovation weiter voran. Darüber hinaus arbeiten akademische Einrichtungen und Unternehmen weltweit intensiv daran, die Batterieleistung zu verbessern, die Kapazität zu erhöhen, die Ladegeschwindigkeit zu beschleunigen und die Herstellungskosten zu senken[1].
Die Optimierung von Lithium-Ionen-Batterien geht über Elektrofahrzeuge hinaus. Diese Batterien finden Anwendung in der Stromspeicherung auf Netzebene und ermöglichen eine bessere Integration intermittierender erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windenergie. Durch die Nutzung von Lithium-Ionen-Batterien zur Netzspeicherung werden die Stabilität und Zuverlässigkeit erneuerbarer Energiesysteme deutlich verbessert[1].
Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory haben kürzlich einen Durchbruch erzielt: Sie haben eine leitfähige Polymerbeschichtung namens HOS-PFM entwickelt. Diese Beschichtung ermöglicht langlebigere und leistungsstärkere Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge. HOS-PFM leitet gleichzeitig Elektronen und Ionen und verbessert so die Batteriestabilität, die Lade-/Entladeraten und die Gesamtlebensdauer. Zudem dient es als Klebstoff und kann die durchschnittliche Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien von 10 auf 15 Jahre verlängern. Darüber hinaus zeigte die Beschichtung eine außergewöhnliche Leistung beim Auftragen auf Silizium- und Aluminiumelektroden, indem sie deren Degradation abmildert und die hohe Batteriekapazität über mehrere Zyklen hinweg aufrechterhält. Diese Erkenntnisse versprechen eine deutlich höhere Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien, wodurch diese für Elektrofahrzeuge erschwinglicher und zugänglicher werden[3].
Da die Welt bestrebt ist, Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft zu gestalten, spielen Fortschritte in der Lithium-Ionen-Batterietechnologie eine entscheidende Rolle. Die laufenden Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen treiben die Branche voran und bringen uns effizienteren, erschwinglicheren und umweltfreundlicheren Batterielösungen näher. Durchbrüche bei Festkörperbatterien, alternativen Chemikalien und Beschichtungen wie HOS-PFM eröffnen zunehmend Chancen für die breite Einführung von Elektrofahrzeugen und die netzweite Energiespeicherung.
Veröffentlichungszeit: 25. Juli 2023
