Zukunft der Batterietechnologie: erschwingliche, langlebige Akkus für umweltfreundliche Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien

Lesezeit: 2 Minuten
Durch Kathy Schmidt
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Futuristisches Elektroauto mit leuchtender Batterieanzeige.

BerlinDonghai Wang, Professor für Maschinenbau an der SMU, hat zusammen mit seinem Forschungsteam bedeutende Fortschritte in der Technologie erneuerbarer Batterien erzielt, insbesondere bei Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S). Dieser Durchbruch könnte Elektrofahrzeuge erschwinglicher und umweltfreundlicher machen.

Gegenwärtig sind Lithium-Ionen-Batterien die am häufigsten verwendete Technologie, haben jedoch einige Nachteile. Sie speichern nicht so viel Energie und sind kostspielig. Lithium-Schwefel-Batterien könnten eine vielversprechendere Alternative darstellen, da sie theoretische Vorteile bieten.

  • Erhöhte Energiekapazität
  • Geringere Produktionskosten
  • Verbesserte Nachhaltigkeit

Ein signifikantes Problem bei Li-S-Batterien ist die sogenannte Polysulfidauflösung, die ihre Lebensdauer durch Schäden beim Laden und Entladen verkürzt. Wang hat eine Lösung entwickelt, die einen speziellen Kation durch hybride Polymere nutzt. Dieses neue Design verhindert die Probleme der Polysulfidauflösung durch verschiedene Schwefelverbindungen und Methoden, die Partikel auf atomarer Ebene einfangen.

Mithilfe dieser Technologie wird nicht nur die Lebensdauer und Kapazität erweitert, sondern es eröffnen sich auch neue Möglichkeiten. Über Elektrofahrzeuge hinaus kann sie erhebliche Auswirkungen in anderen Bereichen haben. Erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie haben oft Probleme mit der Speicherung. Effizientere und langlebigere Li-S-Batterien können die Energiespeicherung verbessern und zu einer intelligenteren und umweltfreundlicheren Energienutzung führen.

Die Bedeutung dieser Forschung liegt in ihrer großflächigen Anwendungsmöglichkeit. Durch die Zusammenarbeit mit der Pennsylvania State University und dem Argonne National Laboratory zeigt das Team um Wang, dass sie weitverbreitet genutzt werden kann. Die wirtschaftlichen Vorteile sind vielversprechend, da die Senkung der Batteriekosten direkt den Gesamtpreis von Elektrofahrzeugen reduzieren kann. Dies könnte dazu beitragen, dass mehr Menschen sie nutzen und den Verbrauch fossiler Brennstoffe verringern.

Die Industrie könnte sich bald verstärkt auf Lithium-Schwefel-Batterien konzentrieren, anstatt auf Lithium-Ionen-Batterien. Es gibt zwar noch Herausforderungen, dennoch wecken jüngste Entdeckungen Hoffnung auf umweltfreundlichere und langlebigere Energiespeicher. Diese Fortschritte könnten einen bedeutenden Schritt in der Batterietechnologie darstellen und die globalen Bemühungen für eine umweltfreundlichere Zukunft unterstützen.

Die Erprobung dieser Technologie in der Praxis und die Überprüfung ihrer Funktionsweise für Unternehmen sind äußerst wichtig. Sollte sie erfolgreich sein, könnte dies zu erheblichen Verbesserungen unserer alltäglichen Geräte und der großflächigen Energiespeicherung führen. Dies könnte uns auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft unterstützen und langfristig alles verbessern.

Die Studie wird hier veröffentlicht:

http://dx.doi.org/10.1038/s41893-024-01453-0

und seine offizielle Zitation - einschließlich Autoren und Zeitschrift - lautet

Meng Liao, Yaobin Xu, Muhammad Mominur Rahman, Sha Tan, Daiwei Wang, Ke Wang, Naveen K. Dandu, Qian Lu, Guoxing Li, Linh Le, Rong Kou, Heng Jiang, Au Nguyen, Pei Shi, Lei Ye, Anh T. Ngo, Enyuan Hu, Chongmin Wang, Donghai Wang. Hybrid polymer network cathode-enabled soluble-polysulfide-free lithium–sulfur batteries. Nature Sustainability, 2024; DOI: 10.1038/s41893-024-01453-0
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