Eine neue Festkörperbatterie überrascht die Forscher, die sie entwickelt haben
Seoul, Südkorea (ots/PRNewswire) - - Ingenieure entwickeln eine leistungsstarke
Festkörperbatterie mit einer Anode aus reinem Silizium
Ingenieure haben einen neuen Batterietyp entwickelt, der zwei vielversprechende
Batterie-Teilbereiche in einer einzigen Batterie vereint. Die Batterie verwendet
sowohl einen Festkörperelektrolyten als auch eine Vollsiliziumanode, was sie zu
einer reinen Silizium-Festkörperbatterie macht. Die ersten Testrunden haben
gezeigt, dass die neue Batterie sicher ist, eine lange Lebensdauer hat und eine
hohe Energiedichte aufweist. Sie ist vielversprechend für eine breite Palette
von Anwendungen, von der Netzspeicherung bis hin zu Elektrofahrzeugen.
Die Batterietechnologie wird in der Ausgabe vom 24. September 2021 der
Fachzeitschrift Science beschrieben. Nanoingenieure der University of California
San Diego leiteten die Forschung in Zusammenarbeit mit Forschern von LG Energy
Solution.
Festkörperbatterie mit einer Anode aus reinem Silizium
Ingenieure haben einen neuen Batterietyp entwickelt, der zwei vielversprechende
Batterie-Teilbereiche in einer einzigen Batterie vereint. Die Batterie verwendet
sowohl einen Festkörperelektrolyten als auch eine Vollsiliziumanode, was sie zu
einer reinen Silizium-Festkörperbatterie macht. Die ersten Testrunden haben
gezeigt, dass die neue Batterie sicher ist, eine lange Lebensdauer hat und eine
hohe Energiedichte aufweist. Sie ist vielversprechend für eine breite Palette
von Anwendungen, von der Netzspeicherung bis hin zu Elektrofahrzeugen.
Die Batterietechnologie wird in der Ausgabe vom 24. September 2021 der
Fachzeitschrift Science beschrieben. Nanoingenieure der University of California
San Diego leiteten die Forschung in Zusammenarbeit mit Forschern von LG Energy
Solution.
Siliziumanoden sind berühmt für ihre Energiedichte, die 10-mal höher ist als die
der Graphitanoden, die in den heutigen kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien am
häufigsten verwendet werden. Andererseits sind Siliziumanoden dafür berüchtigt,
dass sie sich beim Laden und Entladen der Batterie ausdehnen und zusammenziehen
und dass sie sich mit flüssigen Elektrolyten abbauen. Diese Herausforderungen
haben dazu geführt, dass Vollsiliziumanoden trotz der verlockenden Energiedichte
nicht in kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden. Die neue
Arbeit, die in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, zeigt einen
vielversprechenden Weg für Vollsiliziumanoden auf - dank des richtigen
Elektrolyten.
"Mit dieser Batteriekonfiguration betreten wir Neuland für Festkörperbatterien,
die Anoden aus Legierungen wie Silizium verwenden", sagte Darren H. S. Tan, der
Hauptautor der Studie. Er hat vor kurzem seine Promotion in Chemieingenieurwesen
an der UC San Diego Jacobs School of Engineering abgeschlossen und ist
Mitbegründer des Start-ups UNIGRID Battery, das diese Technologie lizenziert
hat.
Die nächste Generation von Festkörperbatterien mit hoher Energiedichte basiert
seit jeher auf metallischem Lithium als Anode. Dies führt jedoch zu
Einschränkungen bei den Batterieladezeiten und erfordert eine hohe Temperatur
(in der Regel 60 Grad Celsius oder mehr) während des Ladevorgangs. Die
Siliziumanode überwindet diese Beschränkungen und ermöglicht viel schnellere
Ladegeschwindigkeiten bei Raum- und Niedrigtemperaturen, während gleichzeitig
hohe Energiedichten beibehalten werden.
der Graphitanoden, die in den heutigen kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien am
häufigsten verwendet werden. Andererseits sind Siliziumanoden dafür berüchtigt,
dass sie sich beim Laden und Entladen der Batterie ausdehnen und zusammenziehen
und dass sie sich mit flüssigen Elektrolyten abbauen. Diese Herausforderungen
haben dazu geführt, dass Vollsiliziumanoden trotz der verlockenden Energiedichte
nicht in kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden. Die neue
Arbeit, die in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, zeigt einen
vielversprechenden Weg für Vollsiliziumanoden auf - dank des richtigen
Elektrolyten.
"Mit dieser Batteriekonfiguration betreten wir Neuland für Festkörperbatterien,
die Anoden aus Legierungen wie Silizium verwenden", sagte Darren H. S. Tan, der
Hauptautor der Studie. Er hat vor kurzem seine Promotion in Chemieingenieurwesen
an der UC San Diego Jacobs School of Engineering abgeschlossen und ist
Mitbegründer des Start-ups UNIGRID Battery, das diese Technologie lizenziert
hat.
Die nächste Generation von Festkörperbatterien mit hoher Energiedichte basiert
seit jeher auf metallischem Lithium als Anode. Dies führt jedoch zu
Einschränkungen bei den Batterieladezeiten und erfordert eine hohe Temperatur
(in der Regel 60 Grad Celsius oder mehr) während des Ladevorgangs. Die
Siliziumanode überwindet diese Beschränkungen und ermöglicht viel schnellere
Ladegeschwindigkeiten bei Raum- und Niedrigtemperaturen, während gleichzeitig
hohe Energiedichten beibehalten werden.