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Sind Festkörperbatterien die Zukunft der Energiespeicherung für Fahrzeuge?

Categories： Nachrichten zentrum

Categories： Branchen nachrichten

Time of issue：2023-10-18 15:30

Im vergangenen Jahr investierten chinesische Unternehmen der Elektrobus-Lieferkette rund 16 Milliarden US-Dollar im Ausland – etwas mehr als die inländischen Investitionen von 15 Milliarden US-Dollar – und brachen damit das jahrelange Muster, wonach etwa 80 % der Investitionen im Inland konzentriert waren. Davon entfielen rund drei Viertel der ausländischen Investitionen auf Hersteller von leistungsstarken Batterien.
In den letzten Jahren haben Festkörperbatterien sich zu einer äußerst vielversprechenden Batterietechnologie entwickelt, die dank höherer Sicherheit, hoher Energiedichte und längerer Lebensdauer das Potenzial hat, die Art und Weise, wie Energie gespeichert und genutzt wird, neu zu gestalten. Festkörperbatterien überzeugen in vielerlei Hinsicht gegenüber Lithium-Ionen-Batterien. Genau aus diesen Gründen werden sie als der nächste große Wandel in der Transportbranche bezeichnet.
 

Derzeit widmen sich zahlreiche Batterieforscher der Entwicklung fortschrittlicher Festelektrolytmaterialien, die bei gleichzeitiger Stabilität eine hohe Ionenleitfähigkeit bieten können. Materialien wie Lithium-Phosphor-Stickstoff-Oxide und Sulfide zeigen vielversprechende Perspektiven für die Verbesserung der Gesamtleistung von Festkörperbatterien. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien stellen Festkörperbatterien einen bedeutenden Wandel in der Batterietechnologie dar.

 

Lithium-Ionen-Batterien sind voluminös, nehmen nicht nur zu viel Platz ein, sondern erhöhen auch das Gewicht des Autos und beeinträchtigen dadurch negativ dessen Leistung und Fahrverhalten. Doch Festkörperbatterien bieten eine ideale Lösung für dieses Dilemma. Sie zeichnen sich durch ein kompaktes Design aus und ermöglichen dank der Verwendung dünner fester Elektrolyte eine höhere Energiespeicherung bei gleichzeitig geringerem Volumen. Bemerkenswert ist dabei, dass Festkörperbatterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien den Graphitanoden durch Lithiummetall ersetzen, wodurch eine noch höhere Energiedichte erreicht wird.

 

 

Festkörperbatterien benötigen kein separates Material zwischen Anode und Kathode, da das Elektrolyt gleichzeitig als Anode und Kathode dient. Zudem entfallen bei Festkörperbatterien auch die Sicherheitsgehäusekomponenten, die beim Schutz vor Elektrolytleckagen in Lithium-Ionen-Batterien unerlässlich sind. Dadurch können Festkörperbatterien vereinfacht und kompakter gestaltet werden, ohne ihre Energie-Speicherkapazität zu beeinträchtigen. Einer der Hauptfaktoren, die Verbraucher von der Akzeptanz von Elektrofahrzeugen abhalten, ist die begrenzte Reichweite der Batterien. Festkörperbatterien könnten jedoch die Reichweite von Lithium-Ionen-Batterien um fast das Doppelte erhöhen und damit Elektroautos zu hervorragenden Begleitern für lange Reisen machen. Aktuellen Daten zufolge haben Festkörperbatterie-Prototypen bereits gezeigt, dass sie nach einer einzigen Aufladung eine Reichweite von etwa 800 bis 1000 Kilometern zurücklegen können.

 

Festkörperbatterien haben bei der Energiedichte einen bemerkenswerten Sprung gemacht. Derzeit liegt die Energiedichte einer einzelnen Zelle bei marktüblichen Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien normalerweise bei etwa 120–140 Wh, während sie bei Lithium-Ionen-Batterien zwischen 130 und 220 Wh liegt. Im Vergleich dazu bieten Festkörperbatterien pro Zelle eine Energiedichte von rund 300–400 Wh – ein Ergebnis, das die aktuelle Batterietechnologie übertrifft.

 

Allerdings neigt ein erheblicher Teil der Menschen trotz aller Aspekte nach wie vor zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, da das Tanken schnell und bequemer ist. Eines der Hauptnachteile heutiger Elektrofahrzeuge ist die lange Ladezeit – auch wenn sich dies inzwischen verbessert hat. Dennoch haben nur wenige bei langen Fahrten die Geduld, mehrere Stunden auf das Aufladen der Batterie zu warten. Dennoch versprechen Festkörperbatterien, dieses Problem vollständig zu beseitigen: Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien können sie die Ladezeiten erheblich verkürzen. Aktuellen Fortschritten zufolge kann eine herkömmliche Festkörperbatterie innerhalb von 15 Minuten von leer bis zu 80 Prozent geladen werden. Dies markiert einen bedeutenden Schritt hin zur Verkürzung der Lücke zwischen Elektrofahrzeugen und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor hinsichtlich der Lade- oder Tankzeiten.

 

Festkörperbatterien können das Brandrisiko erheblich reduzieren. Im Vergleich dazu sind sie aufgrund des festen Elektrolyten von Natur aus sicherer und beseitigen damit die mit Flüssigkeitslecks verbundenen Risiken. Zudem verringern sie auch die Sicherheitsprobleme, die mit der Bildung von Lithiumdendriten während des Lade- und Entladevorgangs einhergehen. Einige fortschrittliche Festkörperbatterien behalten selbst nach 5000 Ladezyklen noch bis zu 90 % ihrer Kapazität. (Quelle: KI-Automobilindustrie)

 

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Next: Die feierliche Einweihung des gemeinsamen Ausbildungsstandorts für berufsbegleitende Graduiertenstudien zwischen Shanghai Junyi und der Donghua-Universität hat erfolgreich stattgefunden!