Forscher haben ein neuartiges Bindemittel entwickelt, das die Leistung von E-Auto-Batterien deutlich erhöhen könnte. Auch die Haltbarkeit der Energiespeicher soll profitieren.
Die Elektromobilität nimmt weiter Fahrt auch – auch wenn der Trend zuletzt etwas abebbte. Gleichzeitig generieren Windkraft- und Solaranlage große Mengen an Elektrizität und speichern diese bei geringer Nachfrage in Batterien ab. Doch für all diese Technologien benötigt es langlebige und effiziente Energiespeicher.
Einen weiteren Fortschritt erzielten kürzlich Forscher des Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST). Sie entwickelten ein neuartiges Bindemittel für Siliciummonoxid-basierte Elektroden und reicherten es mit Polyvinylphosphonsäure (PVPA) an.
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Im Resultat steigerte das Bindemittel sowohl die elektrochemische Leistung als auch die Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu herkömmlichen Materialien teilweise erheblich.
E-Auto-Batterien: Neues Bindemittel für bessere Lithium-Ionen-Akkus
Siliciummonoxid (SiO) ist aufgrund seiner hohen Kapazität und niedrigen Kosten ein vielversprechendes Anodenmaterial. Dennoch gibt es auch Nachteile wie eine schlechte Leitfähigkeit und ein teilweise erhebliches Ausdehnen während des Ladevorgangs.
Effektive Bindemittel sind daher entscheidend, um solche Probleme zu lösen und die Leistung sowie Langlebigkeit von Lithium-Ionen-Batteriesystemen zu erhöhen. Im Rahmen einer Studie demonstrierten die Forscher die überlegene Leistung von PVPA als Bindemittel für Mikro-SiO-Elektroden.
Denn das Bindemittel zeigte eine deutlich stärkere Haftung an einer Kupferstütze im Vergleich zu konventionellem Säuren. Das führte zu einer erheblich verbesserten Haltbarkeit. Die mit PVPA hergestellte Batteriezelle lieferte nach 200 Ladezyklen fast die doppelte Entladungskapazität im Vergleich zur PAA-basierten Zelle.
Neue Technologie könnte elektrisch betriebene Autos, Züge und Schiffe verbessern
Das Unternehmen Maruzen Petrochemical beteiligte sich an der Forschung und etablierte bereits einen industriellen Produktionsprozess für PVPA. Die kontinuierliche Zusammenarbeit zwischen dem JAIST und Maruzen Petrochemical sowie die Integration zusätzlicher Batterieproduktionsexpertise könnten den Weg zu realen Anwendungen weiter beschleunigen.
Denn in Zukunft bedarf es weitere innovative Ideen für den Sektor. Die Forscher und das Unternehmen reichten bereits nationale und internationale Patente für die Technologie ein.
Im Resultat könnten langfristig deutlich länger haltbare und energiedichtere Batterien entstehen. Der leitende Forscher Matsumi sieht neben dem Einsatz in Elektrofahrzeugen auch weitere Einsatzgebiete – etwa in Zügen, Schiffen und Flugzeugen.
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