Ionentransport-Mechanismus in wässrigen Li-Ionen-Batterien erklärt

Mikroskopisches Verständnis der Solvatationsstruktur offenbart Heterogenität in superkonzentrierten Wasser-in-Salz-Elektrolyten

Lithium-Ionen-Batterien sind wegen ihrer entflammbaren organischen Elektrolyte für ihre Brandgefahr berüchtigt. Aus diesem Grund wurden große Anstrengungen unternommen, um Elektrolyte auf Wasserbasis als sicherere Alternative zu verwenden. Dies wird jedoch durch das Problem erschwert, dass Wassermoleküle innerhalb der Batterie eine Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff durchlaufen, was zu verschiedenen Problemen führt, wie z. B. einem schlechten Wirkungsgrad, einer kurzen Lebensdauer der Geräte und Sicherheitsproblemen. Ein koreanisches Forscherteam hat den Zusammenhang zwischen Wasserdynamik und Lithium-Ionen-Transport aufgedeckt. weiterlesen…

Lithium-Batterien leben länger

Natürliche „Anti-Aging“-Chemie verhindert Degradation

Bei Hochspannungs-Lithiumbatterien mit Kathoden aus geschichteten Übergangsmetalloxiden führt der chemische Abbau der Batterieelektrolyte zu raschem Kapazitätsabfall, was die praktische Anwendung dieser potenziellen nächsten Batterien-Generation vor erhebliche Herausforderungen stellt. Dieser Kapazitätsabbau durch hochreaktive Sauerstoffspezies und freie Radikale hat die Entwicklung einer neuen Generation von Lithiumbatterien lange behindert. Eine davon inspirierte neue Technik, wie lebende Organismen mit einem ähnlichen Problem umgehen, scheint dieses Problem nun auch für Batterien zu lösen. Forscher des Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) haben das am 13.10.2021 im Journal of the American Chemical Society und am 15.11. auf der QIBEBT-Webseite veröffentlicht. weiterlesen…

Flexible, dehnbare Batterie beweglich wie Schlangenschuppen

Am Korea Institute of Machinery and Materials entwickelt

Ein Forscherteam der Abteilung Nanomechanik des Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) hat eine dehnbare Batterie entwickelt, die Schlangenschuppen nachempfunden ist, sich wie eine Schlange biegen und strecken lässt. Die Forschungsergebnisse wurden open access online in Soft Robotics veröffentlicht. Die Forscher hoffen nun, dass diese neue Batterie ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten bietet, etwa in der Energiespeichertechnologie und in Katastrophensituationen, indem sie auf verschiedene Arten von Geräten, von weichen Robotern bis hin zu tragbaren Geräten, angewendet wird. (Grafik: ‚Schlangenhaut‘-Batterie – © open access, Soft Robotics, KIMM) weiterlesen…

Neue Festkörperbatterie überrascht selbst ihre Entwickler

Ingenieure bauen leistungsstarken Speicher mit Anode aus reinem Silizium

Nanoingenieure der University of California San Diego haben einer Medienmitteilung vom 23.09.2021 und einer Publikation in Science vom 24.09.2021 zufolge zusammen mit Forschern von LG Energy Solution einen neuen Batterietyp entwickelt, der zwei vielversprechende Teilbereiche in einer einzigen Batterie vereint. Die Batterie verwendet sowohl einen Festkörperelektrolyten als auch eine reine Siliziumanode und ist damit eine reine Silizium-Festkörperbatterie. Die ersten Testrunden haben gezeigt, dass die neue Batterie sicher ist, eine lange Lebensdauer hat und eine hohe Energiedichte aufweist. Sie ist vielversprechend für eine breite Palette von Anwendungen, von der Netzspeicherung bis hin zu Elektrofahrzeugen. weiterlesen…

30-Minuten-Synthese von Kathodenmaterialien für flexible Lithium-Schwefel-Batterien

Schwefel aus der Ölraffinerie als Teil der Kathode

Faltbare Mobiltelefone werden immer beliebter. Damit und mit zunehmender E-Mobilität steigt auch die Nachfrage nach Energiespeichersystemen mit hohem Energiegehalt, langer Lebensdauer und schneller Aufladung. Die derzeitigen Lithium-Ionen-Batterietechnologien können diesen Bedarf nicht decken, so dass sich der Schwerpunkt zunehmend auf die nächste Generation von Batterien verlagert. Kürzlich gelang es einem Forschungsteam an der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Pohang, Korea (POSTECH), in nur 30 Minuten ein Lithium-Schwefel-Batteriekathodenmaterial zu synthetisieren, indem Schwefel verwendet wurde, der als Nebenprodukt bei der Ölraffinerieverarbeitung anfällt. (Bilder: Flexible Schwefel-Lithium-Batterien im Test (plan, gefaltet, zerknüllt) – © POSTECH, CC BY NC ND 4.0) weiterlesen…

Feststoffbatterie vor Sprung in die industrielle Anwendung?

BMBF-Projekt „SoLiS“ erforscht innovatives Lithium-Schwefel-Batteriekonzept

Das im Juli 2021 gestartete Forschungsprojekt „SoLiS – Entwicklung von Lithium-Schwefel Feststoffbatterien in mehrlagigen Pouchzellen“ soll einer Medienmitteilung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS (Dresden) vom zufolge ein vielversprechendes Batteriekonzept aus der Grundlagenforschung in die industrielle Anwendung überführen. Dank hoher Speicherkapazitäten und geringer Materialkosten des Schwefels ermöglicht diese Zelltechnologie potenziell den Aufbau sehr leichter und kostengünstiger Batterien. Das BMBF fördert daher (unter IWS-Federführung) fünf Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft mit einer Gesamtsumme von knapp 1,8 Millionen Euro. Die Forschungsergebnisse könnten zum Beispiel Anwendungen in der elektrischen Luftfahrt ermöglichen. weiterlesen…

Superkondensatoren aus Tamarindenschalen

Kohlenstoff-Nanosheets aus Abfall

Es klingt in der Tat exotisch: Die Schalen der Tamarinde, einer tropischen Frucht, die weltweit konsumiert wird, werden bei der Lebensmittelproduktion weggeworfen. Da sie sperrig sind, nehmen sie auf Deponien viel Platz ein. Ein Team internationaler Wissenschaftler unter der Leitung der Nanyang Technological University, Singapur (NTU Singapur) hat jedoch einen Weg gefunden, dieses Problem zu lösen. Durch Verarbeitung der kohlenstoffreichen Tamarindenschalen wandelten sie das „Abfallmaterial“ in Kohlenstoff-Nanosheets um, Schlüsselkomponenten von Superkondensatoren – Energiespeicher, die in Autos, Bussen, Elektrofahrzeugen, Zügen und Aufzügen zum Einsatz kommen. (Foto: Hülsen, Fruchtfleisch und Kerne thailändischer Tamarinden – © Carschten, CC BY-SA 3.0 de, commons.wikimedia.org) weiterlesen…

Forscher lösen 40 Jahre altes Problem

Langlebige, stabile Festkörper-Lithium-Batterie entwickelt

Langlebige, schnell aufladbare Batterien sind für die Expansion des Marktes für Elektrofahrzeuge unerlässlich, aber die heutigen Lithium-Ionen-Batterien entsprechen nicht den Anforderungen – sie sind zu schwer, zu teuer und brauchen zu lange zum Aufladen. Seit Jahrzehnten versuchen Forscher, das Potenzial von Lithium-Metall-Festkörperbatterien zu nutzen, die bei gleichem Volumen wesentlich mehr Energie speichern und sich im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien in einem Bruchteil der Zeit aufladen lassen, schreibt Leah Burrows auf der Internetseite der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (Bild: Zwei Elektrolyten (grün und braun) – in letzerem werden Dendriten gestoppt, wenn sie den zweiten Elektrolyten erreichen – © mit freundlicher Genehmigung von Second Bay Studios/Harvard SEAS). weiterlesen…

Erste Nahaufnahmen der Alterung einer Lithium-Metall-Elektrode

Prozess dokumentiert

Der gleiche Prozess, der den Akku eines Mobiltelefons entlädt, selbst wenn es ausgeschaltet ist, ist ein noch größeres Problem für Lithium-Metall-Batterien, die für die nächste Generation kleinerer, leichterer elektronischer Geräte, weiterreichender Elektrofahrzeuge und anderer Anwendungen entwickelt werden. Wissenschaftler der Stanford University und des SLAC National Accelerator Laboratory des Energieministeriums haben zum ersten Mal auf atomarer Ebene untersucht, wie dieser Prozess, der als „Kalenderalterung“ bezeichnet wird, Lithium-Metall-Anoden oder negative Elektroden angreift. weiterlesen…

„Neuer Schwung für die Elektromobilität“

Entwicklung effizienterer Lithium-Ionen-Batterien

Mit einem neuen Projekt namens „RoSiLIB“ leistet das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden einen entscheidenden Beitrag zu einer CO2-neutralen Energieversorgung in der Mobilität. Dafür werden gemeinsam mit den Partnern vom Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf e. V., der E-Lyte Innovations GmbH, der NANOVAL GmbH & Co. KG, der VON ARDENNE GmbH und der Custom Cells Itzehoe GmbH neue hochenergetische Anoden für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. weiterlesen…