Ein japanisches und australisches Team (Universitäten von New South Wales und Yokohama) gaben gerade bekannt, dass sie eine Festkörperbatterie entwickelt haben, von der sie sagen, dass sie buchstäblich ewig ist. Und jetzt eine Rückblende.
Diesen Sommer habe ich mit ein wenig Stolz die Tatsache bewertet, dass mein Smartphone nun fast 4 Jahre alt ist. Biblische Zeiten heutzutage, dazwischen Geplante Obsoleszenz und kontinuierliche Updates, selbst minimale, die Sie fast dazu zwingen, Ihr Gerät alle 18 Monate (oder weniger) zu wechseln. Ich habe nicht wirklich darüber nachgedacht, es zu ändern, aber an einem heißen Tag im Juli ist die hintere Platte buchstäblich vor meinen Augen ausgeworfen worden. Ja, ausgeworfen, wie diese Jetpilotensitze, wenn man den Knopf drückt, um mit dem Fallschirm zu entkommen. Häh? Ganz einfach: Der Akku war überproportional angeschwollen, wodurch das Gerät „explodierte“. Es hätte Feuer fangen können, sagte mir der Reparaturmann.
Gut. Das ist schlecht. Weil dies ein ziemlich häufiges Vorkommnis ist und wahrscheinlich viele von Ihnen Leser etwas Ähnliches erlebt haben. Was jedoch wirklich besorgniserregend ist, sind die Umweltauswirkungen dieser schlechten Batterielebensdauer, insbesondere jetzt, wo wir diese Dinge überall einsetzen, in Haushalten, um erneuerbare Energie zu sparen, und in so ziemlich jedem Auto. Der "Heilige Gral" in diesem Bereich ist es, eine Batterie zu finden, die viel länger hält und viel stabiler ist. Ich habe Ihnen von vielen Suchanfragen in diese Richtung erzählt, und diese ist unglaublich.
Okay, Leute, ihr habt meine Aufmerksamkeit.
Eine Prämisse, bevor Sie in diese überraschende Forschung eintauchen, um zu verstehen, wovon wir sprechen. Die meisten von uns verwenden betriebene Batterien aus Lithium-Ionen, die zwei Elektroden (positiv und negativ) und einen gallertartigen Elektrolyt sowie einen Separator in der Mitte haben. Dieser Elektrolyt lässt die Ionen zu Lithium sich zwischen den Elektroden bewegen, wodurch die Batterie elektrische Energie speichern und abgeben kann. EIN Festkörperbatterie funktioniert ähnlich, verwendet aber einen Festelektrolyten aus Keramik oder Glas. Diese dichteren Elektrolyte ermöglichen Festkörperbatterien, mehr Energie zu speichern und schneller zu laufen als Lithium-Ionen-Batterien. Aus diesem Grund sind sie ideal für Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite, batteriebetriebene Luftfahrt und sogar batteriebetriebene Schiffe.
Und jetzt der Schwachpunkt von beiden: die Dauer. Was geschieht? Warum „altern“ diese Batterien so? Ich versuche es kurz zu sagen. Manchmal können die in der positiven Elektrode vorhandenen Lithiumionen "gesetzlose" Elektronen anziehen und absorbieren und sich in Ablagerungen von rohem Lithiummetall verwandeln. Dieser Prozess kann die in der Batterie verfügbare Menge an Li-Ionen verringern, wodurch ihre Gesamtkapazität verringert wird. Ähnlich wie Cholesterin-Plaques in einer Arterie können diese Lithiumablagerungen, wenn sie sich aufbauen (in Spitzen, die Dendriten genannt werden), einen katastrophalen Kurzschluss in der Zelle verursachen. Es passiert in Lithium-Ionen-Batterien und derzeit noch katastrophaler in Festkörperbatterien. Voila. Und mein Handy ist weg.
Ja, aber die ewige Batterie?
Hier sind wir. In der Forschung, die gerade in Nature veröffentlicht wurde (wie immer, werde ich sie Ihnen verlinken, wenn Sie mehr erfahren möchten: hier) gibt das Team bekannt, dass es eine positive Elektrode geschaffen hat, die so stabil ist, dass sie keine Lithiumablagerungen produziert, was bedeutet, dass eine Festkörperbatterie, die sie verwendet, praktisch nie degradiert. Um dies zu demonstrieren, bauten sie eine kleine 300-mAh-Zelle und testeten sie wiederholt. Nach 400 Ladezyklen hatte es immer noch buchstäblich gleiche Startleistung: Proportional ist es so, als hätte ein Tesla Model 3 LR 212.000 Kilometer (132.000 Meilen) zurückgelegt, ohne seine Ladekapazität zu verlieren. Normalerweise bauen sich Tesla-Zellen ab um 12 % nach dieser Distanz, aber diese neue Elektrode scheint eine Zukunft mit weit, weit weniger Grenzen für unsere Batterien zu versprechen. Es eröffnet Szenarien, in denen sogar eine Batterie die Lebensdauer des Fahrzeugs, das sie beherbergt, überlebt und in ein neues Fahrzeug „migriert“.
Die Auswirkungen: viele und sehr wichtig
Heute, der Produktion von Elektrofahrzeugen und ihre Batterien haben eine hohe Umweltbelastung, einschließlich COXNUMX-Emissionen für die Produktion und für die notwendigen Extraktionsaktivitäten. Mit dieser neuen ewigen Batterie könnte die Elektrofahrzeugindustrie jedoch viel nachhaltiger werden. Es würde große Räume für den Gebraucht-EV-Markt eröffnen, da selbst solche mit hoher Laufleistung noch ordnungsgemäß funktionieren würden. Mit anderen Worten, jeder, unabhängig vom Budget, könnte ein Elektrofahrzeug fahren.
Was ist mit Netzbatterien? Sie sind derzeit eine wichtige Säule der Infrastruktur für erneuerbare Energien, aber ihre Lebensdauer ist begrenzt. Die Zellen arbeiten etwa 20 Jahre. Im Moment ist dies kein Problem, da keine Netzbatterie älter als 20 Jahre ist, aber wenn wir anfangen, sie zu ersetzen, werden wir mehr COXNUMX-Emissionen und umweltschädlichen Bergbau verursachen. Mit einer praktisch ewigen Batterie, wie sie in Nature vorgestellt wird, ist die Lebensdauer von Netzbatterien unbegrenzt, und dies wird die gesamten COXNUMX-Emissionen im bereits grüneren Bereich der erneuerbaren Energien erheblich reduzieren.
Zusammengefasst: Kann diese ewige Batterie die Welt verändern?
Ich würde ja sagen, auch wenn das Wort "ewig" schlecht klingt, und nicht wahr sein kann. Aktuelle Daten zeigen uns, dass sich der Akku nach einer ganzen Reihe von Zyklen nicht um ein Jota bewegt hat, aber das bedeutet nicht, dass einem Akku niemals die Kapazität ausgeht. Übrigens gibt es noch weitere Faktoren zu beachten: Wie lange dauert es zum Beispiel, einen solchen Akku aufzuladen? Wie sicher ist es? Wie viel wird es kosten. Es ist leicht, ewig zu sagen.
Und doch, selbst wenn wir rational bleiben, sollten wir jubeln: Wenn diese Forscher, wie sie behaupten, einen Weg gefunden haben, unglaublich langlebige, energiedichte Batterien herzustellen, werden die Auswirkungen einer solchen Technologie tiefgreifend sein Auswirkungen auf unsere Zukunft und über unsere Bemühungen, die Welt zu retten... von uns selbst.
