In den letzten Jahren haben sich Lithium-Ionen-Batterien zu einer wichtigen Technologie beim Übergang zu erneuerbaren Energiequellen und Elektrofahrzeugen (EVs) entwickelt. Die ständig steigende Nachfrage nach effizienteren und erschwinglicheren Batterien hat bedeutende Entwicklungen auf diesem Gebiet vorangetrieben. In diesem Jahr sagen Experten mehrere Durchbrüche voraus, die die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien revolutionieren könnten.
Ein bemerkenswerter Fortschritt, den man im Auge behalten sollte, ist die Entwicklung von Festkörperbatterien. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die flüssige Elektrolyte verwenden, verwenden Festkörperbatterien feste Materialien oder Keramik als Elektrolyte. Diese Innovation erhöht nicht nur die Energiedichte und erweitert möglicherweise die Reichweite von Elektrofahrzeugen, sondern verkürzt auch die Ladezeit und verbessert die Sicherheit durch Minimierung der Brandgefahr. Namhafte Unternehmen wie Quantumscape konzentrieren sich auf Festkörper-Lithium-Metall-Batterien und wollen diese bereits im Jahr 2025 in Fahrzeuge integrieren[1].
Während Festkörperbatterien vielversprechend sind, erforschen Forscher auch alternative Chemien, um Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit wichtiger Batteriematerialien wie Kobalt und Lithium auszuräumen. Die Suche nach günstigeren und nachhaltigeren Optionen treibt weiterhin Innovationen voran. Darüber hinaus arbeiten akademische Institutionen und Unternehmen weltweit intensiv daran, die Batterieleistung zu verbessern, die Kapazität zu erhöhen, die Ladegeschwindigkeit zu beschleunigen und die Herstellungskosten zu senken[1].
Die Bemühungen zur Optimierung von Lithium-Ionen-Batterien gehen über Elektrofahrzeuge hinaus. Diese Batterien finden Anwendung in der Stromspeicherung auf Netzebene und ermöglichen eine bessere Integration intermittierender erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windenergie. Durch den Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien zur Netzspeicherung werden die Stabilität und Zuverlässigkeit erneuerbarer Energiesysteme erheblich verbessert[1].
In einem aktuellen Durchbruch haben Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory eine leitfähige Polymerbeschichtung namens HOS-PFM entwickelt. Diese Beschichtung ermöglicht langlebigere und leistungsfähigere Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge. HOS-PFM leitet gleichzeitig sowohl Elektronen als auch Ionen und verbessert so die Batteriestabilität, die Lade-/Entladeraten und die Gesamtlebensdauer. Es dient auch als Klebstoff und kann die durchschnittliche Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien von 10 auf 15 Jahre verlängern. Darüber hinaus hat die Beschichtung beim Auftragen auf Silizium- und Aluminiumelektroden eine außergewöhnliche Leistung gezeigt, indem sie deren Verschlechterung abmildert und eine hohe Batteriekapazität über mehrere Zyklen hinweg aufrechterhält. Diese Erkenntnisse versprechen, die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien deutlich zu erhöhen und sie für Elektrofahrzeuge erschwinglicher und zugänglicher zu machen[3].
Da die Welt bestrebt ist, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft zu schaffen, spielen Fortschritte in der Lithium-Ionen-Batterietechnologie eine entscheidende Rolle. Die laufenden Forschungs- und Entwicklungsbemühungen treiben die Branche voran und bringen uns effizienteren, erschwinglicheren und umweltfreundlicheren Batterielösungen näher. Mit Durchbrüchen bei Festkörperbatterien, alternativen Chemikalien und Beschichtungen wie HOS-PFM wird das Potenzial für eine weit verbreitete Einführung von Elektrofahrzeugen und Energiespeicherung auf Netzebene zunehmend realisierbar.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. Juli 2023
