Weltweit arbeiten Forscher mit Hochdruck an neuen Möglichkeiten in der Batterietechnologie, um die Energiewende voranzutreiben. Chinesische Forscher haben nun eine Lithium-Metall-Batterie entwickelt, die eine doppelte Energiedichte verspricht.
Die weltweite Nachfrage nach Batterien und Kapazitäten zur Energiespeicherung wird in den kommenden Jahren enorm wachsen. Bis zum Jahr 2030 könnte die Nachfrage Prognosen zufolge auf mehr als 2.000 Gigawattstunden steigen. Zum Vergleich: Im Jahr 2020 waren es noch 185 Gigawattstunden.
Dieser starke Anstieg geht vor allem mit der zunehmenden Elektrifizierung des Straßenverkehrs einher. Aber auch die Speicherung von Schwankungen bei erneuerbaren Energien treiben die Forschung in der Batterietechnologie an.
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Forscher aus China haben nun eine Lithium-Metall-Batterie entwickelt, die doppelt so leistungsstark ist wie die fortschrittlichste E-Auto-Batterie von Tesla. Mit einer verdoppelten Energiedichte soll die Batterie außerdem sicherer sein und eine längere Lebensdauer aufweisen.
Lithium-Metall-Batterie mit doppelter Energiedichte
Chinesische Wissenschaftler von der Tianjin-Universität konnten mit ihrer neuen Lithium-Metall-Batterie eine enorme Energiedichte erreichen. Diese gibt an, wie viel Energie eine Batterie pro Masseneinheit – also beispielsweise pro Kilogramm Gewicht – speichern kann.
Je höher diese Energiedichte ist, desto kleiner und leichter können Batterien also sein. Vor allem für die E-Mobilität ist dies ein entscheidender Faktor für die Reichweite von E-Autos.
Die Forscher der Tianjin-Universität haben nun eine neue Lithium-Metall-Batterie entwickelt, die eine Energiedichte von mehr als 600 Wattstunden pro Kilogramm hat. Tesla kommt mit seiner leistungsstärksten E-Auto-Batterie aktuell auf 300 Wattstunden pro Kilogramm.
Die Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, versprechen eine Verbesserung der Energiedichte von 200 bis 300 Prozent und einer deutlich längeren Lebensdauer von Lithium-Metall-Batterien.
Neues Elektrolytdesign umgeht Einschränkungen
Für Lithium-Metall-Batterien wird im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien statt Graphit reines Lithium-Metall genutzt. Allerdings sind diese zwar leistungsstärker, aber auch technisch schwieriger zu kontrollieren.
„Die praktischen Anwendungen von LMBs werden durch die aktuellen Elektrolytdesigns eingeschränkt, die von Natur aus auf dominante Solvatationsstrukturen angewiesen sind“, erklären die Forscher in ihrer Studie. Dadurch kann verhindert werden, dass die Lithiumablagerung während des Ladevorgangs und der Nutzung schnell und gleichmäßig vonstatten geht.
Die Forscher der Tianjin-Universität konnten diese Solvatationsumgebung von Lithiumionen in ihrer Batterie neu konzipieren. Dadurch konnten sie die aktuellen Einschränkungen des Elektrolytdesigns überwinden, bei dem es nun weniger Hindernisse für den Ionentransport und somit auch mehr Stabilität gibt.
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