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Forscher aus Chicago entwickeln EV-Batterie-Prototypen mit einer Reichweite von 1,000 Meilen

Forscher des Argonne National Laboratory und des Illinois Institute of Technology haben einen Batterieprototyp mit dem Potenzial entwickelt, die Reichweite von Elektrofahrzeugen auf 1,000 Meilen zu erweitern. Dies könnte auch für nachhaltige Flugzeuge enorm sein.

Das durchschnittliche Elektrofahrzeug auf dem Markt wird wahrscheinlich eine Reichweite zwischen 100 und 300 Meilen pro Ladung haben, obwohl die Autohersteller mit Festkörperbatterieversionen nach mehr streben.

Im Gegensatz zu ihren Lithium-Ionen-Gegenstücken bestehen diese verbesserten Batterien aus einem Festelektrolytmaterial, normalerweise Keramik, das viel mehr Elektrizität pro Masseneinheit aufnehmen kann als Flüssigkeiten oder Gel.

Es laufen Experimente, um die Effizienz von Festkörperbatterien zu maximieren, um die EV-Revolution auf Hochtouren zu bringen vor 2040. An dieser Front wurde kürzlich in Chicago ein riesiger Meilenstein verzeichnet.

Forscher des Argonne National Laboratory und des Illinois Institute of Technology haben sich zusammengetan, um eine revolutionäre Batterie zu entwickeln, die ein Elektrofahrzeug mit einer einzigen Ladung 1,000 Meilen weit fahren könnte – wie in der Zeitschrift beschrieben Wissenschaft.

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Sie kamen zu dem Schluss, dass das höchste Potenzial für die Energiedichte mit einer Lithium-Luft-Batterie, einer Kategorie, möglich war seit über einem Jahrzehnt angepriesen als echter Rivale von Benzin, aber bis zu diesem Zeitpunkt ohne nennenswerten kommerziellen Durchbruch.

Das Team hat die theoretische Wissenschaft jedoch im Jahr 2023 endlich in die Praxis umgesetzt und einen leistungsstarken Prototyp geschaffen, der auf etwa die Größe einer einzigen Münze komprimiert ist. "Es dreht sich alles um die Chemie und die Energiedichte", sagte der leitende Chemieingenieur der Studie Mohammed Asadi.

In dieser Batterie besteht die Anode aus einer festen Form von Lithium. Luft strömt durch winzige Löcher in der Kathode ein und Sauerstoff reagiert mit Lithium-Ionen, die den Festelektrolyten passiert haben, um Strom zu erzeugen.

Was dieses spezielle Modell so bahnbrechend macht, ist, dass jedes Sauerstoffmolekül Berichten zufolge mit bis zu vier Elektronen gleichzeitig reagiert, was in früheren Tests beispiellos war. Wissenschaftler untersuchen nun, welche spezifische Kombination von Faktoren Sauerstoff dazu bringt, bei dieser Frequenz zu reagieren.

Abgesehen von technischen Details sind die realen Anwendungen für Lithium-Luft-Batterien unglaublich umfangreich und vielversprechend. Die Effizienz von Elektrofahrzeugen steht zweifellos ganz oben auf der Agenda, aber Asadi ist mehr fasziniert von seinem Potenzial, sowohl die Schifffahrts- als auch die Luftfahrtindustrie nachhaltig zu verändern.

"Diese Transportmittel benötigen so viel Energie, dass Batteriepacks aufgrund der erforderlichen Größe und des erforderlichen Gewichts unpraktisch waren", sagt er.

Trotz dieses frühen Versprechens besteht die eigentliche Herausforderung darin, die Technologie so hochzuskalieren, dass sie etwa 100-mal größer funktioniert. Es ist davon auszugehen, dass wir in absehbarer Zeit wahrscheinlich keine Auswirkungen auf den Markt sehen werden.

In der Zwischenzeit große Autohersteller arbeiten an Festkörperbatterien, entweder im eigenen Haus wie Toyota, oder durch Partnerschaften mit spezialisierten Herstellern wie QuantumScope und Solid Power. Die Zeitpläne der Unternehmen sind unterschiedlich, aber viele weisen auf die nächsten fünf Jahre als große Durchbruchszeit hin.

Wenn das passiert, werden Elektrofahrzeuge hoffentlich nicht nur die sozialverträglichere Option sein, sondern auch die wirtschaftlichere. Argonnes leitender Chemiker Larry Curtis sagt, dass Festkörperbatterien „die Autos billiger machen und weiter fahren können“.

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