90 Prozent günstiger Neuartige Feststoffbatterien entwickelt

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Chinesische Wissenschaftler der Universität für Wissenschaft und Technologie von China (USTC) haben einen bedeutenden Durchbruch bei der Entwicklung von Feststoffbatterien erzielt. Die Fortschritte auf dem Gebiet der Feststoffbatterien könnten aufgrund der geringen Kosten dazu beitragen, dass die Batterien einen schnellen Durchbruch in der Elektromobilität erzielen werden.

Die von der USTC entwickelten Feststoffbatterien basieren auf einer Kombination von Oxiden und Sulfiden als feste Elektrolyte. Diese Materialien besitzen eine hohe Ionendurchlässigkeit. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die flüssige Elektrolyten verwenden, bieten feste Elektrolyten viele Vorteile wie die höhere Energiedichte. Mit einer Energiedichte von 400 Wh/kg kommen die USTC-Batterien an die fortschrittlichsten Lithium-Ionen-Batterien heran. Durch die verbesserte Sicherheit werden diese aber übertroffen. Denn der feste Elektrolyt verhindert das Wachstum von Dendriten. Diese kleinen Metallfilamente, können die Batterie durchdringen und Kurzschlüsse verursachen. Dadurch wird die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterien erheblich erhöht.

Außerdem besitzen Feststoffbatterien eine längere Lebensdauer. Die exakten Daten zur Zyklenfestigkeit der USTC Batterien variieren je nach Quelle, aber es wird allgemein berichtet, dass sie eine hohe Stabilität und Lebensdauer aufweisen.

Bei dem Rohmaterial der Batterie handelt es sich um hydratisiertes Lithiumhydroxid und Phosphorsulfid. Das Material kostet als Rohstoff gerade einmal 14,42 Dollar pro Kilogramm, was weniger als 8 Prozent der Kosten von anderen Sulfid-Feststoffbatterien darstellt. Die Bedeutung dieser Entwicklung wird durch die Unterstützung der chinesischen Regierung und die Zusammenarbeit mit verschiedenen Industriepartnern unterstrichen. Die Regierung fördert aktiv die Forschung und Entwicklung von Feststoffbatterien. Industriepartner arbeiten eng mit der USTC zusammen, um die Technologie zur Marktreife zu bringen und in großem Maßstab zu produzieren. Dabei entstand auch schon eine herausragendes Produktionsmethode. Das Forschungsteam hat Verfahren entwickelt, die sowieso schon kostengünstigen Materialien in einem effizienten Herstellungsprozesse zu verarbeiten.

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Allgemeines zur Feststoffbatterie

Diese Batterien verwenden feste Elektrolyten anstelle von flüssigen, was mehrere Vorteile in Bezug auf Sicherheit, Energiedichte und Lebensdauer bietet.

Dabei besteht eine Feststoffbatterie besteht aus drei Hauptkomponenten:

• Anode: Typischerweise aus Lithium-Metall oder einer Lithium-Metall-Legierung gefertigt.

• Kathode: Besteht oft aus einem Lithium-Metall-Oxid oder einem anderen geeigneten Kathodenmaterial.

• Fester Elektrolyt: Ersetzt den flüssigen Elektrolyten und besteht aus festen Materialien wie Sulfiden, Oxiden oder Polymeren.

Funktionsprinzip:

• Ladevorgang: Beim Laden der Batterie bewegen sich Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode durch den festen Elektrolyten. Die Elektronen fließen durch den äußeren Stromkreis, um die Ladung auszugleichen.

• Entladung: Beim Entladen bewegen sich die Lithium-Ionen zurück von der Anode zur Kathode durch den festen Elektrolyten. Gleichzeitig fließen die Elektronen durch den äußeren Stromkreis und liefern elektrische Energie.

 (mr)

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