Feststoffbatterien: die Zukunft der eMobilität
Die E-Mobilität hat in den letzten Jahren stark an Fahrt aufgenommen, aber es gibt immer noch ein paar Probleme, die gelöst werden müssen, bevor sie die vollständige Akzeptanz und Verbreitung erreichen kann. Zwei der größten Kritikpunkte an E-Autos sind die geringe Reichweite und die lange Ladezeit. Diese Probleme können jedoch mit den neuen Feststoffbatterien gelöst werden, so die Hoffnung der Autohersteller.
Unterschiede zwischen Feststoffbatterien und Lithium-Ionen-Batterien
Feststoffbatterien unterscheiden sich von den derzeit vorwiegend in Autos verwendeten Lithium-Ionen-Batterien (LIB) vor allem in Bezug auf die verwendeten Elektrolyte. Während sie bei den herkömmlichen Batterien flüssig sind, bestehen sie bei Feststoffbatterien aus festen Materialien, wie Oxid-Elektrolyten, Sulfid-Elektrolyten und Polymer-Elektrolyten. Der chinesische Hersteller SVOLT hat beispielsweise einen Fortschritt bei Feststoffbatterien mit sulfidbasiertem Elektrolyt gemeldet, die eine Energiedichte von 350-400 Wh/kg aufweisen und Elektroautos Reichweiten von mehr als 1.000 Kilometern ermöglichen.
Exkurs: Die Geschichte der Festkörperbatterien kann bis in die 1830er Jahre zurückverfolgt werden, als Michael Faraday die festen Elektrolyte Silbersulfid und Blei (II) Fluorid entdeckt.
Seitdem gab es viel Forschung auf diesem Gebiet, was zu den frühesten Dünnschicht-Festkörperbatterien führte, die Keiichi Kanehori 1986 gefunden hatte.
In den letzten Jahren wurden Festkörperbatterien weiterentwickelt, die Vorteile gegenüber solchen bieten, die flüssige Elektrolyte enthalten, wie reduzierte Leckagen und verbesserte Sicherheit.
Vorteile und Nachteile von Feststoffbatterien
Die Vorteile von Feststoffbatterien sind unter anderem, dass sie sicherer als Lithium-Ionen-Batterien sind, da sie bei Beschädigung nicht in Brand ausbrechen, und dass sie höhere Reichweiten und Leistungen ermöglichen. Ein Nachteil von Kunststoffen als Elektrolyt ist jedoch, dass sie eine geringe Ionenleitfähigkeit aufweisen, chemische Reaktionen mit den Kathodenmaterialien haben und eine niedrige Grenzstromdichte haben. Oxidische und sulfidische Elektrolyte sollen erst frühestens 2025 starten, da sie deutlich schwieriger herzustellen sind, insbesondere in großen Mengen.
Parallele Entwicklung verschiedener Ansätze
Parallele Entwicklung verschiedener Ansätze bedeutet, dass es gleichzeitig mehrere unterschiedliche Herangehensweisen zu einem bestimmten Thema gibt. Diese Ansätze können sich gegenseitig beeinflussen oder auch unabhängig voneinander weiterentwickeln. Es ist wichtig, die verschiedenen Ansätze zu verstehen und zu berücksichtigen, um eine umfassende Lösung für ein Problem zu finden. In vielen Bereichen, wie beispielsweise der Technologie oder dem medizinischen Fortschritt, kann es sehr vorteilhaft sein, verschiedene Ansätze parallel zu entwickeln, um schneller zu einer Lösung zu gelangen.
Derzeit befindet sich die Forschung und Entwicklung von Festkörper-Batterien in vollem Gange, um die bestmögliche Leistungsfähigkeit zu erreichen. Um ein Konzept mit der höchsten Effizienz und Kapazität zu entwickeln, werden parallele Entwicklungen verschiedener Ansätze durchgeführt. Dies erfordert jedoch höhere Investitionen in die Forschung und Entwicklung.
Übergang zu neuer Batterie Technologie
Die Entwicklung von Festkörper-Batterien ist von großer Bedeutung, da sie eine entscheidende Rolle bei der Förderung von nachhaltiger Energie und beim Übergang zu einer grüneren Zukunft spielen können. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien besitzen Festkörper-Batterien eine höhere Energiedichte und eine geringere Neigung zur Überhitzung. Dies kann zu einer längeren Lebensdauer und einer höheren Sicherheit bei der Verwendung von Batterien führen.
Fazit
Obwohl es derzeit noch nicht absehbar ist, welches Konzept am Ende die größte Leistungsfähigkeit besitzen wird, werden die Forschung und Entwicklung weiter vorangetrieben. Die staatliche Unterstützung für die Entwicklung von Festkörper-Batterien ist jedoch ebenfalls ein wichtiger Faktor für den Erfolg. Es bleibt abzuwarten, ob und in welchem Umfang die Regierung die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich unterstützen wird.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Suche nach dem besten Festkörper-Batteriekonzept weitergeht und dass höhere Investitionen notwendig sind, um ein erfolgreiches Konzept zu entwickeln. Die staatliche Unterstützung kann ebenfalls von großer Bedeutung sein.
