Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, eine defektfreie Graphenfolie herzustellen, die eine enorme Wärmeleitfähigkeit aufweisen soll. Die Leistung und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien soll sich damit erheblich steigern lassen.
Batterien spielen im Rahmen der Energiewende ein wichtige Rolle. Daher arbeiten Forscher weltweit an der Verbesserung gängiger Methoden. Ein Forscherteam der Swansea University, der Wuhan University of Technology und der Shenzhen University machte dabei kürzlich eine interessante Entdeckung. Sie entwickelten eine Methode, um fehlerfreie Graphenfolien in großem Maßstab herzustellen.
Diese sollen die Sicherheit und Leistung von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) erheblich verbessern können. Denn sie bieten eine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit und Haltbarkeit. Das könnte insbesondere die Elektromobilität voranbringen, da damit auch die Effizienz und Lebensdauer von Batterien steigen könnte.
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Graphenfolie mit enormer Wärmeleitfähigkeit
Die neuartige Methode ermöglicht die Herstellung von Graphenfolien mit einer Wärmeleitfähigkeit, die fast zehnmal höher ist als bei herkömmlichen Kupfer- und Aluminium-Sammelstrukturen. Das kann maßgeblich dazu beitragen, die Überhitzungsgefahr in Batterien zu verringern und die Energiedichte zu erhöhen. Denn ein der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von LIBs ist das sogenannte thermische Durchgehen.
Durch diesen Prozess kommt es häufig zur Überhitzung, Batterieausfällen und potenziell gefährlichen Explosionen. Die neuen Graphen-Sammelstrukturen sollen diese Probleme minimieren, indem sie Wärme effizient ableiten und exotherme Reaktionen eindämmen. Sie sind so konzipiert, dass sie die Bildung von brennbaren Gasen blockieren und das Eindringen von Sauerstoff in die Batteriezellen verhindern.
Folie ist sehr flexibel und somit breit einsetzbar
Das soll laut den Forschern die Sicherheit erheblich erhöhen und das Risiko von gefährlichen Batterieversagen minimieren. Ein wichtiger Vorteil der Technologie ist die Skalierbarkeit. Die Forscher stellten eine 200 Meter lange Graphenfolie her, die nach über 100.000 Biegungen ihre Leitfähigkeit beibehielt.
Das eröffnet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten in flexiblen Elektroniken und fortschrittlichen Energiespeichersystemen. Künftige Entwicklungen könnten sich auf Redox-Flow-Batterien und Natrium-Ionen-Batterien konzentrieren. Denn neben den klassischen Lithium-Ionen-Batterien gibt es viele andere Materialien, die für künftige Energiesysteme von Bedeutung sein könnten.
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