{"id":199331,"date":"2019-12-06T07:00:19","date_gmt":"2019-12-06T06:00:19","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=199331"},"modified":"2019-12-06T07:00:19","modified_gmt":"2019-12-06T06:00:19","slug":"der-entwicklung-von-hochenergie-lithium-ionen-akkus-ein-stueckchen-naeher","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/der-entwicklung-von-hochenergie-lithium-ionen-akkus-ein-stueckchen-naeher\/","title":{"rendered":"KIT erforscht Degradation in Hochenergiebatterien"},"content":{"rendered":"

E-Autos k\u00f6nnten ein Teil der L\u00f6sung f\u00fcr die Klimawende sein. Doch noch haben sie eine zu geringe Reichweite und finden unter anderem deswegen wenig Freunde. Helfen k\u00f6nnten Hochenergiebatterien, also Lithium-Ionen-Akkus mit einer gr\u00f6\u00dferen Ladekapazit\u00e4t. Entsprechend forschen Wissenschaftler \u2013 unter anderem auch am Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie<\/a> KIT<\/u> \u2012 an leistungsf\u00e4higeren Akkus. Doch der Weg dahin ist noch lang, wie es scheint. Denn das Problem ist im Moment noch die Degradation w\u00e4hrend der Synthese des Kathodenmaterials. Die Forschenden des KIT untersuchten diese Ver\u00e4nderungen der Struktur und stellten Folgendes fest:<\/p>\n

Auf Basis von detaillierten Untersuchungen des Hochenergie-Kathodenmaterials konnten wir zeigen, dass die Degradation nicht direkt, sondern indirekt \u00fcber die Bildung einer bislang wenig beachteten lithiumhaltigen Kochsalzstruktur abl\u00e4uft\u201c, so Weibo Hua (IAM-ESS), einer der Hauptautoren der gerade ver\u00f6ffentlichten Studie<\/a> <\/span>zu dem Thema, \u201eau\u00dferdem spielt auch Sauerstoff bei den Reaktionen eine entscheidende Rolle.\u201c<\/p><\/blockquote>\n

Zudem zeigt die Studie, dass eigentlich noch woanders geforscht werden m\u00fcsste. Die Forschenden sind aufgrund Ihrer Ergebnisse \u00fcberzeugt, dass neue Erkenntnisse \u00fcber das Verhalten einer Batterietechnologie nicht unbedingt direkt aus dem Degradationsprozess kommen m\u00fcssen. Denn auch Weibo, sowie die anderen beteiligten Wissenschaftler, hatten Ihre Informationen aufgrund von Untersuchungen, die w\u00e4hrend der Synthese des Kathodenmaterials durchgef\u00fchrt wurden, gewonnen.<\/p>\n

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(f.l.t.r.): Michael Knapp, Sylvio Indris, Weibo Hua, Bj\u00f6rn Schwarz \u00a9 Amadeus Bramsiepe, KIT<\/figcaption><\/figure>\n

Speicherkapazit\u00e4t bis zu 30 % erh\u00f6hen<\/h3>\n

Aber immerhin: Die jetzt ver\u00f6ffentlichten Ergebnisse sind ein wesentlicher Schritt zur weiteren Forschung an Akkus mit h\u00f6herer Kapazit\u00e4t. Denn aufgrund dieser Erkenntnisse wird es m\u00f6glich, neue Ans\u00e4tze zur Minimierung der Degradation in den Schichtoxiden zu testen. Was wiederum den Einstieg in die eigentliche Entwicklungsarbeit bez\u00fcglich neuer Hochenergiebatterien m\u00f6glich macht:<\/p>\n

Wir sind dabei, solche Hochenergie-Systeme zu entwickeln\u201c, sagt Professor Helmut Ehrenberg, Leiter des Instituts f\u00fcr Angewandte Materialien \u2013 Energiespeichersysteme (IAM-ESS). \u201eAuf Basis eines grundlegenden Verst\u00e4ndnisses der elektrochemischen Vorg\u00e4nge in den Batterien sowie durch den innovativen Einsatz von neuen Materialien l\u00e4sst sich die Speicherkapazit\u00e4t von Lithium-Ionen-Akkus nach unserer Einsch\u00e4tzung um bis zu 30 Prozent erh\u00f6hen.\u201c<\/p><\/blockquote>\n

Am KIT l\u00e4uft diese Forschung im Rahmen des Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe (CELEST),<\/a> der gr\u00f6\u00dften deutschen Forschungsplattform f\u00fcr elektrochemische Speicher, deren stellvertretender Sprecher Ehrenberg ist.<\/p>\n

Bisherige Akkus arbeiten anders<\/h3>\n

Hintergrund: Die Hochenergievariante der Lithium-Ionen-Technologie unterscheidet sich von der herk\u00f6mmlichen durch ihr spezielles Kathodenmaterial. W\u00e4hrend bislang \u00fcberwiegend Schichtoxide mit unterschiedlichen Verh\u00e4ltnissen von Nickel, Mangan und Kobalt eingesetzt werden, kommen nun manganreiche Materialien mit Lithium-\u00dcberschuss zum Einsatz. Somit wird die Energiespeicherf\u00e4higkeit pro Volumen\/Masse Kathodenmaterial deutlich erh\u00f6ht. Doch leider gibt es beim Einsatz dieser Materialien eben noch genau das oben beschriebene Problem: Bei der grundlegenden Funktionsweise einer Batterie, n\u00e4mlich der Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen, degradiert das Hochenergie-Kathodenmaterial. So wandelt sich das Schichtoxid nach einiger Zeit in eine Kristallstruktur mit sehr ung\u00fcnstigen elektrochemischen Eigenschaften um. Dies wiederum senkt die mittlere Lade- und Entladespannung von Beginn an. Genau das hatte die Entwicklung von brauchbaren Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus bisher verhindert. Dank der neuen Erkenntnisse der Wissenschaftler kann nun weiter geforscht und entwickelt werden.<\/p>\n

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