Eine Lithium-Ionen-Batterie, die Kupfer-Nanodrähte verwendet, um ihre Partikel zu organisieren, kann in 60 Minuten auf 6 % ihrer Kapazität aufgeladen werden, ohne die Fähigkeit zur Energiespeicherung zu verlieren. Diese erhöhte Effizienz könnte eines Tages Elektrofahrzeuge antreiben und die Wartezeiten für das Aufladen drastisch verkürzen.
Le Batterie, die meistens Lithium-Ionen sind, basieren auf Chemikalien: "Bindemittel", die verwendet werden, um die Partikel zusammenzuhalten: Dies führt zu dichten Flüssigkeiten (die durch eine eher "zufällige" Verteilung der Partikel zu längeren Ladezeiten führen) oder Flüssigkeiten mit kleinere Partikel, die sich schneller aufladen, aber weniger Energiekapazität haben.
Um diese Probleme zu überwinden, Yao Hongbin Hefei University of Science and Technology of China und Kollegen entwarfen eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Anode, dem positiven Ende einer Batterie, "strukturiert".
Die Forschung wurde in Science Advancese veröffentlicht und ich habe es hier eingefügt.
Wie funktioniert die Kupfer- und Lithium-Ionen-Batterie?
Normalerweise bestehen die Anoden von Lithiumbatterien aus Graphitpartikeln, durch die die Ladung fließt: Diese Partikel sind normalerweise in einer ziemlich zufälligen Reihenfolge angeordnet. Hongbin und sein Team ordneten die Partikel nach Partikelgröße und Porosität.
Die so aufgebaute Batterie ist aufgeladen bei 60 % und 80 % in 5,6 bzw. 11,4 Minuten, während in Standardtests eine hohe Energiespeicherung aufrechterhalten wird.
Und um auf 100% zu kommen? Forscher haben nicht aufgezeichnet, wie lange es dauert (aber warum?). Andererseits lese ich in der Zeitung, dass Hersteller von Elektroautos oft empfehlen, Fahrzeuge bis zu 80 % aufzuladen, um die Batterielebensdauer zu erhalten.
Ein Tesla braucht normalerweise 40 bis 60 Minuten, um von 40 % auf 80 % aufgeladen zu werden.
Das Aufladen? Eine Frage der Porosität
„In unserem Design haben wir die gesamte Elektrodendichte strukturiert“, erklärt Yao. „Wir verwenden eine höhere Porosität im oberen Teil der Anode und eine geringere Porosität im unteren Teil.“
Dazu beschichtete das Forscherteam die Anodenpartikel mit Kupfergraphit und mischte sie mit Kupfer-Nanodrähten. Die Partikel wurden dann erhitzt, gekühlt und komprimiert, wodurch die geordnete Struktur hergestellt wurde.
Ein Defekt? Das Beschichten und Herstellen der Kupfer-Nanodrähte könnte zusätzliche Kosten zu einer derzeit recht kostengünstigen Komponente der Batterie hinzufügen.
Mit anderen Worten: schnelleres Laden natürlich. Aber teurer.
Mal sehen, ob diese Forschung auch in Bezug auf die Preise Fortschritte macht: In diesem Fall ist die Einführung dieses Batterietyps praktisch sicher.
