{"id":63787,"date":"2020-10-13T11:00:35","date_gmt":"2020-10-13T09:00:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=63787"},"modified":"2020-10-13T11:00:36","modified_gmt":"2020-10-13T09:00:36","slug":"forschern-gelingt-durchbruch-in-der-batterieforschung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/forschern-gelingt-durchbruch-in-der-batterieforschung\/","title":{"rendered":"Forschern gelingt Durchbruch in der Batterieforschung"},"content":{"rendered":"\n
Revolution\u00e4rer K\u00fchlstoff macht Batterien schneller ladef\u00e4hig und gleichzeitig langlebiger.<\/p>\n\n\n\n
Ein gro\u00dfer Schritt in der Weiterentwicklung der E-Mobilit\u00e4t wurde jetzt an der Martin-Luther-Universit\u00e4t Halle-Wittenberg gegangen: Felix Marske und der Arbeitskreis Prof. Hahn vom Institut f\u00fcr Chemie haben ein neues Material entwickelt, das sich \u00fcber den Phasenwechsel von fl\u00fcssigem zu festem Stoff gleichzeitig als K\u00fchlmittel und als W\u00e4rmespeicher eignet. Erstere Funktion ist vor allem f\u00fcr die Automobilindustrie interessant, letztere bei in der Bauindustrie.<\/p>\n\n\n\n
\u00a9 MLU \/ Florian Himmelstein, Felix Marske and Prof. Dr. Thomas Hahn und ihr Produkt<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
Geradezu revolution\u00e4r ist der Ansatz des von den halleschen Forschern entwickelten Produktes. F\u00fcr das Gemisch namens \u201ess-PCM\u201c erhielten sie den Clusterpreis Automotive des 16. IQ Innovationspreises Mitteldeutschland. Felix Marske, Doktorand am Institut und \u201eUrheber\u201c der Forschungsarbeit im Rahmen seiner Promotion, erkl\u00e4rt das gro\u00dfe Interesse der Autoindustrie: \u201eEin Knackpunkt beim Ausbau der E-Mobilit\u00e4t sind die Lades\u00e4ulen. Die n\u00e4chste Generation wird eine stark verk\u00fcrzte Ladezeit erm\u00f6glichen, da zuk\u00fcnftig das gro\u00dfe Problem der Akkus, die K\u00fchlung, effizienter gel\u00f6st sein wird.\u201c Bislang n\u00e4mlich kranken Lithiumionen-Batterien daran, dass sie beim schnellen Laden \u00fcberhitzen, was wiederum sowohl ihre Langlebigkeit als auch die Leistungsf\u00e4higkeit vermindert.<\/p>\n\n\n\n
Fl\u00fcssigkeit eingekapselt<\/h3>\n\n\n\n
Im Mittelpunkt der Forschung standen Latentw\u00e4rmespeicher, die auf der Grundlage von Phasenwechselmaterialien (eng. phase change material = PCM) arbeiten. Sie speichern W\u00e4rme, indem sie ihren Aggregatzustand \u00e4ndern. Ein praktisches Beispiel daf\u00fcr sind Handw\u00e4rmekissen, die beim Wechsel vom festen zum fl\u00fcssigen Zustand W\u00e4rme aufnehmen und speichern und in der umgekehrten Phase wieder abgeben k\u00f6nnen. Genau bei diesem \u00dcbergang \u2013 von fest zu fl\u00fcssig \u2013 aber gab es bislang ein Problem: Das PCM verlor durch das Schmelzen seine Form und drohte auszulaufen. Und genau hier setzten die Forscher an. \u201eUnsere Neuerung besteht darin, dass das Material in einem por\u00f6sen Gitter eingesperrt wird, aus dem keine Fl\u00fcssigkeit ausdringen kann\u201c, so Felix Marske. Das nanoskopisch kleine Silikatger\u00fcst kapselt die Molek\u00fcle des formstabilisierenden Latentw\u00e4rmespeichers so ein, dass die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit erh\u00f6ht und damit ein gleichm\u00e4\u00dfiges Schmelzen des W\u00e4rmespeichermaterials erm\u00f6glicht wird. Durch die starken Kapillarkr\u00e4fte des Gitters wird das PCM am Austreten gehindert. Gleichzeitig erh\u00f6ht sich der K\u00fchlungseffekt durch die Reduzierung der Hitzeentwicklung, so dass Batterien damit schneller ladef\u00e4hig und gleichzeitig langlebiger sein werden.<\/p>\n\n\n\n
K\u00fchlender Beton<\/h3>\n\n\n\n
Vier verschiedene Varianten des Einsatzes in der Automobilindustrie seien denkbar, eine davon w\u00e4re laut Felix Marske die Umh\u00fcllung des kompletten Batterieblocks von E-Fahrzeugen mit \u201ess-PCM\u201c. Unternehmen der Autoindustrie h\u00e4tten bereits mit der Planung einer Weiterentwicklung begonnen, sagt Felix Marske, dar\u00fcber hinaus g\u00e4be es so viele Anfragen aus der Industrie, dass man sie derzeit gar nicht alle bew\u00e4ltigen k\u00f6nne. Dabei ist \u201ess-PCM\u201c bei weitem nicht nur f\u00fcr die Automobilindustrie interessant. Sein Einsatz w\u00e4re, so Felix Marske, auch denkbar bei Telefon-Akkus, in Nachtspeicher\u00f6fen, bei der Solarthermie und im Wohnungsbau. Dachschindeln k\u00f6nnten mit dem Material gef\u00fcllt werden, Betonw\u00e4nde ebenso. Immerhin kann \u201ess-PCM\u201c 14 mal mehr W\u00e4rme speichern als herk\u00f6mmliche Baustoffe, der weltweite Energieverbrauch f\u00fcr das Heizen von Innenr\u00e4umen k\u00f6nnte enorm sinken. So w\u00fcrde bei einem Strompreis von etwa 28 Cent pro kWh pro Jahr bei Einsatz einer ss-PCM Wand a 3,6m\u00b2 mit einer Dicke von 2 Zentimetern etwa 154 Euro gespart werden. Bei einem Preis dieser Wand von 170 Euro l\u00e4ge die Amortisation dann bei 13 Monaten! Umgekehrt w\u00fcrde das Material auch dazu beitragen, dass sich R\u00e4ume im Sommer nicht stark erhitzen.<\/p>\n\n\n\n
Zwar werden auch heute schon Latentw\u00e4rmespeicher in Form von mikroskopisch kleinen Kapseln in Gips- oder Betonw\u00e4nden verbaut. Um die Stabilit\u00e4t des Baustoffes zu gew\u00e4hrleisten, k\u00f6nnen aber lediglich 15 Prozent des PCM darin eingearbeitet werden. \u201eMit unserem Material k\u00f6nnen bis zu 90 Prozent bef\u00fcllt werden\u201c, so Felix Marske, was die Energieeffizienz deutlich steigern w\u00fcrde. F\u00fcr diese Entwicklung wurden die Wissenschaftler Ende vergangenen Jahres im Wettbewerb um den Hugo-Junkers-Preis, der h\u00f6chstdotierte Preis des Landes Sachsen-Anhalt, mit Platz zwei in der Kategorie \u201eInnovativste Vorhaben der Grundlagenforschung\u201c ausgezeichnet.<\/p>\n\n\n\n
100 Prozent \u00d6ko<\/h3>\n\n\n\n
Das Interesse an \u201ess-PCM\u201c aus der Industrie ist momentan so riesig, dass Felix Marske kaum nachkommt. Das Material ist zum Patent angemeldet. Um mehr Gelder und humane Ressourcen zu gewinnen, sagt der Chemiker, w\u00fcrden sie sich derzeit um Aufnahme in das EIXIST-Forschungstransfer-Programm bem\u00fchen, um eine Ausgliederung realisieren zu k\u00f6nnen. \u201eDerzeit bauen wir eine Lieferkette auf\u201c, sagt er, \u201eund f\u00fchren Gespr\u00e4che mit einem Unternehmen, das das Material produziert. F\u00fcr einen geringen Aufpreis sind wir in der Lage, das Produkt zu Einhundert Prozent \u00f6kologisch herzustellen und unsere Produktpalette an verschiedenen ss-PCMs zu erweitern \u201c<\/p>\n\n\n\n
Die Entwicklung von \u201ess-PCM\u201c ist ein weiterer Meilenstein auf dem Weg Sachsen-Anhalts zur Vorreiterrolle rund um den Produktionsprozess der Fahrzeuge der Zukunft. Schon immer wurde hier an der Zukunft des Automobils gearbeitet. Und nicht nur das\u00a0 \u2013 am Chemie- und Kunststoffstandort mit \u00fcber 100j\u00e4hriger Tradition entstehen auch die daf\u00fcr ben\u00f6tigten Materialien.<\/p>\n\n\n
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