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Langlebigere, schneller aufladbare Batterien in der Startphase
Nov 16, 2018

Langlebigere, schneller aufladende Batterien in Vorbereitung


Washington: Wissenschaftler haben einen neuen Ansatz entwickelt, der zu lang anhaltenden, schneller geladenen und sichereren Lithium-Metall-Batterien führen könnte. Die Forscher der Pennsylvania State University in den USA entwickelten einen dreidimensionalen, vernetzten Polymerschwamm, der an der Metallisierung einer Batterieanode befestigt wird.  

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Repräsentatives Bild "Dieses Projekt zielt darauf ab, die nächste Generation von Metallbatterien zu entwickeln", sagte Donghai Wang, Chefermittler der in der Zeitschrift Nature Energy veröffentlichten Forschung.

"Lithium-Metalle werden seit Jahrzehnten in Batterien ausprobiert, aber es gibt einige grundlegende Probleme, die ihren Aufstieg behindern", sagte Wang.

Unter zusätzlicher Belastung, wie bei den in Elektrofahrzeugen gewünschten Schnelllademethoden, sind Lithium-Ionen-Batterien (Li-Batterien) anfällig für dendritisches Wachstum - nadelartige Gebilde, die die Lebensdauer des Zyklus verkürzen und möglicherweise Sicherheitsprobleme verursachen können - einschließlich Bränden oder Explosionen.

 

"Unser Ansatz bestand darin, ein Polymer an der Grenzfläche von Li-Metall zu verwenden", sagte Wang.

Das Material wirkt als poröser Schwamm, der nicht nur den Ionentransfer fördert, sondern auch die Verschlechterung verhindert.

"Dadurch konnte die Metallisierung selbst bei niedrigen Temperaturen und schnellen Ladungsbedingungen frei von Dendriten sein", sagte er.

Die Forscher führten Modellierungsarbeiten durch, um die Verbesserung von Li-Metallanoden zu verstehen.

Die praktischen Anwendungen dieser Arbeit könnten laut den Forschern leistungsfähigere und stabilere Metallbatterietechnologien ermöglichen, die für den Alltag unverzichtbar sind.

"In einem Elektrofahrzeug könnte es die Reichweite einer Fahrt erhöhen, bevor eine Ladung um Hunderte von Kilometern erforderlich ist", sagte Wang.

"Es könnte auch eine längere Akkulaufzeit für Smartphones bieten", sagte Wang.

Das Team wird die praktischen Anwendungen in einer großformatigen Batteriezelle untersuchen, um seine Vorteile und Durchführbarkeit zu demonstrieren.

"Wir wollen diese Technologien vorantreiben. Ich bin überzeugt, dass wir mit dieser Arbeit den Lebenszyklus dieser Li-Metallbatterien verdoppeln können", sagte Wa ng.