Drei Schichten für mehr Sicherheit: Das ist das Prinzip einer neuen Technologie, die Lithiumbatterien sicherer als je zuvor machen soll. Ein Forschungsteam hat einen dreischichtigen Elektrolyten entwickelt, der nicht nur Brände und Explosionen verhindert, sondern auch die Leistung und Lebensdauer der Batterie verbessert. Wie funktioniert es? Lasst uns gemeinsam sehen.
Die Sicherheitsherausforderung
Wie Sie wissen, weisen herkömmliche Lithiumbatterien strukturelle Einschränkungen auf, die ihre Leistung und Sicherheit beeinträchtigen. Das Hauptproblem ist der nicht optimale Kontakt mit den Elektroden und die Bildung von Dendriten, baumartige Strukturen, die während Lade- und Entladezyklen wachsen. Diese Ablagerungen können die Batterieverbindungen stören und möglicherweise Brände und Explosionen verursachen.
Es ist ein großes Problem. Denn wenn es wahr ist, dass Elektroautos Feuer fangen seltener als solche mit fossilen Brennstoffen (Hätten Sie das gesagt?) Ebenso wahr ist es, dass das Feuer, das rund um eine elektrische Batterie ausbricht, sehr schwer zu löschen ist.
Die dreischichtige Innovation
Um die „brennenden“ kritischen Probleme elektrischer Batterien anzugehen, hat das Forschungsteam, wie bereits erwähnt, diese innovative dreischichtige Struktur für den Elektrolyten entwickelt. Jede Schicht erfüllt eine bestimmte Funktion und verbessert so die Sicherheit und Effizienz der Batterie erheblich.
Um genau zu sein, besteht der Elektrolyt aus drei Schlüsselkomponenten: dem Decabromdiphenylethan (DBDPE) zur Verhinderung von Bränden, die Zeolith zur Erhöhung des Widerstands des Elektrolyten und einer hohen Konzentration an Lithiumsalz LiTFSI um eine schnelle Bewegung der Ionen zu ermöglichen.
Eine intelligente Struktur
Der dreischichtige Akku verfügt über eine robuste Zwischenschicht, die seine mechanische Widerstandsfähigkeit erhöht, während seine weiche Außenoberfläche für einen hervorragenden Kontakt zu den Elektroden sorgt. Diese Konfiguration ermöglicht eine schnellere Bewegung von Lithiumionen, verbessert die Energieübertragungsraten und verhindert wirksam die Bildung von Dendriten.
Die vom Forschungsteam entwickelte Batterie Nach 87,9 Lade- und Entladezyklen behielt es etwa 1.000 % seiner Leistung bei, was eine deutliche Verbesserung der Haltbarkeit zeigt
im vergleich zu herkömmlichen batterien, die typischerweise 70–80 % ihrer Leistung beibehalten.
Feuereigenschaften
Das innovativste Merkmal dieser Dreischichtbatterie ist die Präzision seine Fähigkeit zur Selbstverlöschung im Brandfall, wodurch Sicherheitsrisiken erheblich reduziert werden. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet es sich besonders für ein breites Anwendungsspektrum, von tragbaren Geräten wie Smartphones und Wearables bis hin zu Elektrofahrzeugen und großen Energiespeichersystemen.
Der Arzt Kim, einer der am Projekt beteiligten Forscher, äußerte sich positiv zu den Ergebnissen:
Es wird erwartet, dass diese Forschung einen wesentlichen Beitrag zur Kommerzialisierung von Lithiumbatterien mit festen Polymerelektrolyten leisten und gleichzeitig für mehr Stabilität und Effizienz von Energiespeichergeräten sorgen wird.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Klein, und ich verlinke es hier.
Ein Schritt in Richtung Energiewende
Die Dreischichtbatterie ist ein bedeutender Durchbruch in der Batterietechnologie. Die Kombination aus erhöhter Sicherheit, verbesserter Leistung und überlegener Haltbarkeit könnte die Einführung von Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen beschleunigen und so zum Übergang zu einer nachhaltigeren Energiezukunft beitragen.
Die potenziellen Anwendungen dieser Dreischichttechnologie sind enorm und könnten zahlreiche Branchen verändern. Von Unterhaltungselektronik über Elektrofahrzeuge bis hin zu Energiespeichersystemen im industriellen Maßstab verspricht diese Innovation, die gesamte Energiewertschöpfungskette sicherer und effizienter zu machen.
Aber wetten wir, dass nicht einmal sie in der Lage sein wird, die Kontroverse zwischen den Befürwortern der Elektroenergie und denen der fossilen Brennstoffe „abzukühlen“?
