Forschern des Instituts für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist ein Durchbruch in der Batterietechnologie gelungen, indem sie ein Batteriepaket mit einer unglaublichen Energiedichte von 711 Wh/kg entwickelt haben, was die derzeitige Energiedichte von Tesla verdreifacht. Durch den Einsatz innovativer Strategien, wie die Erweiterung des Lade- und Entladepotenzials von lithiumreichen Oxiden auf Manganbasis, die Überwindung von Herausforderungen bei der ultradünnen Lithium-Großflächenabscheidung und die Implementierung dicker Elektroden, optimierter Elektrolyte und ultradünner Kollektoren, gelang dem Team diese bahnbrechende Leistung. Dieser Fortschritt könnte erhebliche Auswirkungen auf Branchen wie die Höhen- und Weltraumforschung und die elektrische Luftfahrt haben.
- Die Forscher haben eine Lithiumbatterie mit den höchsten bisher veröffentlichten Energiedichtewerten entwickelt.
- Diese hohe Energiedichte eröffnet völlig neue Anwendungen in der Mobilität und der Luft- und Raumfahrt.
Fortschritte bei Materialien und Design der Batterie
Die Forscher entwickelten eine Lithium-Sekundärbatterie auf Manganoxidbasis mit hoher Kapazität, bei der ultradünnes Metalllithium als negative Elektrode und ein Material mit hoher Kapazität als positive Elektrode verwendet wird. Durch die Erweiterung des Lade- und Entladepotenzials von lithiumreichen Oxiden auf Manganbasis gelang es dem Team, eine höhere materielle Speicherkapazität für Lithium zu erreichen. Außerdem setzten sie die Technologie der Membranbeschichtung ein, um die mit der Abscheidung von ultradünnem Lithium auf großer Fläche verbundenen Herausforderungen zu bewältigen.
Darüber hinaus implementierten die Forscher umfassende Ansätze wie dicke Elektroden, optimierte Elektrolyte und ultradünne Kollektoren in das Batteriedesign. Diese Bemühungen führten zu einer erfolgreichen Realisierung der reversiblen Ladung und Entladung in der Batterie mit ultrahoher Energiedichte. Die Batterie erreichte bei der ersten Entladung eine Massen-Energiedichte von 711,30 Wh/kg und eine volumetrische Energiedichte von 1653,65 Wh/L. Damit ist sie die Lithium-Sekundärbatterie mit den bisher höchsten öffentlich berichteten Energiedichte-Werten.
Mögliche Anwendungen und Herausforderungen
Die Entwicklung von Batterien mit ultrahoher Energiedichte birgt ein erhebliches Potenzial für verschiedene spezielle Anwendungsszenarien, z. B. in großen Höhen, im Weltraum und in der elektrischen Luftfahrtindustrie. Es ist jedoch zu beachten, dass weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich sind, um Fragen der Batteriesicherheit und -lebensdauer zu klären. Nichtsdestotrotz stellen die Erfolge der chinesischen Forscher bei der Entwicklung dieser Softpack-Lithium-Sekundärbatterie mit ultrahoher Energiedichte einen bedeutenden Fortschritt auf dem Weg zu effizienteren und leistungsfähigeren Energiespeicherlösungen dar.
Die Fortschritte in der Batterietechnologie werden nicht nur weitreichende Auswirkungen auf die Anforderungen der verschiedenen Industriezweige haben, sondern auch zur Weiterentwicklung der Festkörperionik und Festkörperelektrochemie beitragen. Sondierungsforschung, die sich auf Energiedichten konzentriert, die sich der theoretischen Grenze nähern, wird das Wissenssystem in diesen Bereichen bereichern und technologische Innovationen bei neuen Materialien und Batteriesystemen fördern.
Mit dem Potenzial, die derzeitige Energiedichte von Tesla zu verdreifachen, könnte dieser Durchbruch auch einen transformativen Einfluss auf die Elektrofahrzeugindustrie haben, indem er die Reichweite und Leistung verbessert und gleichzeitig die Kosten senken könnte. Er könnte auch neue Möglichkeiten in anderen Sektoren eröffnen, wie z. B. die Speicherung erneuerbarer Energien, und so den Übergang zu einer grüneren, nachhaltigeren Zukunft weiter vorantreiben.
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