Durchbruch in der Graphen-Technologie verspricht sicherere und leistungsstärkere Batterien

BerlinForscher der Swansea University, der Wuhan University of Technology und der Shenzhen University haben eine innovative Methode entwickelt, um große Mengen an Graphenblättern für Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) herzustellen. Diese Methode verspricht, die Sicherheit und Leistung von LIBs erheblich zu verbessern. Die Studie, die in Nature Chemical Engineering veröffentlicht wurde, beschreibt den ersten erfolgreichen Ansatz zur großskaligen Produktion von fehlerfreien Graphenblättern. Diese Graphenblätter weisen eine thermische Leitfähigkeit von bis zu 1.400,8 W m-1 K-1 auf, was fast zehnmal besser ist als die derzeit in LIBs verwendeten Kupfer- und Aluminiumfolien.

Hohe Wärmeleitfähigkeit in Batterieteilen trägt dazu bei, Wärme effizient abzuleiten und verhindert so Probleme wie Batterieausfälle, Brände oder Explosionen. Die neuen Graphen-Stromkollektoren unterstützen dies, indem sie die Wärmeentwicklung reduzieren und gefährliche Reaktionen unterbinden.

Hauptvorteile der Graphenfolien sind:

• Hervorragende Wärmeleitfähigkeit
• Effiziente Wärmeableitung
• Hohe elektrische Leitfähigkeit
• Flexibilität und Langlebigkeit
• Anpassbare Dicke

Diese neue Technologie ermöglicht die Massenproduktion. Forschern gelang es, ein 200 Meter langes Graphenblatt mit einer Dicke von 17 Mikrometern herzustellen. Das Blatt behielt auch nach über 100.000 Biegungen seine hohe elektrische Leitfähigkeit bei, was sein Potenzial für den Einsatz in flexibler Elektronik unterstreicht.

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Die großflächige Herstellung dieser Folien könnte ihre Nutzung in kommerziellen Batterien ermöglichen. Dadurch könnten Batterien sicherer und effizienter in der Energiespeicherung werden – ein entscheidender Faktor für Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energiesysteme. Das Forschungsteam arbeitet jetzt daran, den Herstellungsprozess der Graphenfolien zu verbessern. Ihr Ziel ist es, die Folien dünner und zugleich robuster zu machen.

Graphentechnologie findet nicht nur in Lithium-Ionen-Batterien Anwendung, sondern auch in anderen Batterietypen wie Redox-Flow- und Natrium-Ionen-Batterien. Dadurch wird Graphen zu einem vielversprechenden Material für zukünftige Energiespeicherlösungen, die über unsere heutigen hinausgehen.

Mit dem steigenden Bedarf an sichereren und effizienteren Energiespeicherlösungen könnten die Fortschritte in der Graphentechnologie von großer Bedeutung sein. Das Forschungsteam arbeitet an einem skalierbaren Produktionsverfahren, das eine schnelle und breite Anwendung dieser Technologie in zahlreichen Branchen ermöglicht.