Superladung von morgen

Australien testet als erstes weltweit effizienteste Lithium-Schwefel-Batterie

Forscher der Monash University in Melbourne, Australien, haben die weltweit effizienteste Lithium-Schwefel-Batterie entwickelt, die ein Smartphone fünf Tage lang ununterbrochen mit Strom versorgen kann. Die Prototypzellen wurden in Deutschland entwickelt – so eine Medienmitteilung vom 04.01.2020 der Universität. Weitere Tests in Autos und Solarnetzen sollen 2020 in Australien stattfinden. Das Herstellungsverfahren ist zum Patent angemeldet und wird einen großen Teil der australischen Lithiumkette erfassen.

Man stelle sich einen Akku vor, der das Potenzial hat, das Mobiltelefon fünf Tage lang ununterbrochen mit Strom zu versorgen oder es einem Elektrofahrzeug zu ermöglichen, mehr als 1000 km zu fahren, ohne dass es auftanken muss. Die Monash-Forscher stehen kurz davor, den weltweit effizientesten Lithium-Schwefel-Akku (Li-S) zu vermarkten, der die derzeitigen Marktführer um mehr als das Vierfache übertreffen und Australien und andere globale Märkte bis weit in die Zukunft versorgen könnte.

Mahdokht Shaibani von der Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Monash University leitete ein internationales Forschungsteam, das eine Li-S-Batterie mit ultrahoher Kapazität entwickelte, die eine bessere Leistung und weniger Umweltbelastung als die derzeitigen Lithium-Ionen-Produkte aufweist.

Die Forscher haben ein genehmigtes Patent (PCT/AU 2019/051239) für ihr Herstellungsverfahren eingereicht, und die Prototypzellen wurden vom deutschen F&E-Partner, dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik, erfolgreich hergestellt. Einige der weltweit größten Hersteller von Lithiumbatterien in China und Europa haben Interesse an einem Upscaling der Produktion bekundet, weitere Tests sollen Anfang 2020 in Australien stattfinden.

Professor Mainak Majumder sagte, diese Entwicklung sei ein Durchbruch für die australische Industrie und könne die Art und Weise, wie Telefone, Autos, Computer und Solaranlagen hergestellt werden, in Zukunft verändern. “Die erfolgreiche Herstellung und Implementierung von Li-S-Batterien in Autos und Stromnetzen wird einen größeren Teil der geschätzten Wertschöpfungskette von 213 Milliarden Dollar an australischem Lithium einnehmen und den australischen Fahrzeugmarkt revolutionieren und allen Australiern einen saubereren und zuverlässigeren Energiemarkt bieten”, sagte Professor Majumder. “Unser Forschungsteam hat von der Regierung und internationalen Industriepartnern mehr als 2,5 Millionen Dollar an Fördermitteln erhalten, um diese Batterietechnologie in Autos und Stromnetzen zu erproben, worüber wir sehr erfreut sind”.

Unter Verwendung derselben Materialien in Standard-Lithium-Ionen-Batterien haben die Forscher das Design der Schwefelkathoden so umgestaltet, dass sie höhere Belastungen ohne Einbußen bei der Gesamtkapazität oder Leistung aufnehmen können. Inspiriert von der einzigartigen Brückenarchitektur, die erstmals in den 1970er Jahren bei der Verarbeitung von Waschmittelpulvern aufgezeichnet wurde, entwickelte das Team eine Methode, die Bindungen zwischen den Partikeln herstellt, um Stress aufzunehmen und eine Stabilität zu erreichen, die bis heute in keiner Batterie zu finden ist. Attraktive Leistung, zusammen mit niedrigeren Herstellungskosten, reichlich vorhandenem Material, einfacher Verarbeitung und reduziertem ökologischen Fußabdruck machen dieses neue Batteriedesign attraktiv für zukünftige reale Anwendungen, so Associate Professor Matthew Hill.

“Dieser Ansatz begünstigt nicht nur hohe Leistungskennziffern und eine lange Lebensdauer, sondern ist auch einfach und extrem kostengünstig in der Herstellung mit wasserbasierten Verfahren und kann zu einer erheblichen Reduzierung von umweltschädlichem Abfall führen”, so Associate Professor Hill.

Die Studie wurde am 04.01.2020 in Science Advances veröffentlicht – die erste Forschungsarbeit über Li-S-Batterien, die in dieser angesehenen internationalen Publikation erscheint.

Quellen:

• monash.edu/supercharging-tomorrow-australia-first-to-test-new-lithium-batteries
• advances.sciencemag.org/eaay2757
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Der Bericht wurde von
der Redaktion „SOLARIFY“ 2020 verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung weiterverbreitet werden!