Eigenschaften von Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyten<\/h3>\n
Der Wissenschafter Daniel Mutter<\/a>, aus der Gruppe<\/em> Materialmodellierung<\/em> am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Werkstoffmechanik IWM<\/a><\/em> konnte jetzt kl\u00e4ren, wie Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyte chemisch zusammengesetzt sein m\u00fcssen, um die aktuellen Schw\u00e4chen der Lithium-Ionen-Batterien auszugleichen.<\/p>\n Im Allgemeinen haben Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyte eine mangelnde ionische Leitf\u00e4higkeit, die auf das keramische Material zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Eine Ausnahme bildet lediglich die Klasse der NZP ( NaZr2(PO4)3))-Keramiken. Deren struktureller Aufbau erm\u00f6glicht Wanderpfade<\/em>, auf welchen sich Lithium-Ionen leicht fortbewegen k\u00f6nnen.<\/p>\n Unklar war bislang, warum bestimmte Verbindungen leistungsf\u00e4higer sind als andere und welche tats\u00e4chlich besonders gute Leistung erbringen. Ein weiteres Forschungsproblem waren die hohen Anforderungen, die an Batterie-Elektrolyte gestellt werden:<\/p>\n Jetzt gelang es Mutter mehrere vielversprechende Kombinationen chemischer Elemente f\u00fcr NZP-Keramiken zu identifizieren. Er arbeitete mit atomistischen Simulationen und konnte – ohne tats\u00e4chliche chemische Synthetisierung – gesicherte Aussagen zu Eigenschaften verschiedener Elementverbindungen treffen. Die Simulationen wurde am Gro\u00dfrechner des Steinbuch-Supercomputer-Centers am Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie<\/em> <\/a>durchgef\u00fchrt.<\/p>\n Jetzt will Mutter die eruierten Verbindungen f\u00fcr Keramik- Festk\u00f6rperelektrolyte mit sehr leistungsf\u00e4higen Lithium-Metall-Anoden kombinieren. Bei den g\u00e4ngigen Fl\u00fcssigelektrolyten ist dies nicht m\u00f6glich. Diese reagieren mit metallischem Lithium stark und besch\u00e4digen dadurch die Batterie.<\/p>\n Im n\u00e4chsten Schritt will er zu ersten Tests \u00fcbergehen. Dabei wird sich herausstellen, ob die erwartete Steigerung der Ionen-Leitf\u00e4higkeit zu erreichen ist und eine auf Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyten basierende Batterie tats\u00e4chlich eine h\u00f6here Energie\u2013 und Leistungsdichte erreichen kann.<\/p>\n Die chemischen Elemente, aus denen die Elektrolytmaterialien bestehen, sind in hohem Ma\u00df in der Erdkruste in Europa vorhanden und relativ leicht abbaubar. Bislang werden in Lithium-Ionen-Batterien von Smartphones Elemente wie etwa Kobalt eingesetzt, das aus dem Kongo importiert werden muss.<\/p>\n \u00dcber die vielversprechenden Befunde zu Materialzusammensetzungen hinaus, tr\u00e4gt Mutter mit seiner Forschung auch zu einem besseren Verst\u00e4ndnis der atomaren Vorg\u00e4nge in NZP-Keramiken bei. So konnte er kl\u00e4ren, wie die f\u00fcr die Lithium-Ionen-Wanderung n\u00f6tige Migrationsenergie von der Sauerstoffumgebung um den Ionenwanderweg abh\u00e4ngt \u2013 und damit bisherige Vermutungen widerlegen.<\/p>\n Originalpublikation:<\/strong><\/p>\n Computational analysis of composition-structure-property-relationships in NZP-type materials for Li-ion batteries<\/a><\/p>\n Auch interessant:<\/strong><\/p>\n Neuer Festelektrolyt f\u00fcr leitf\u00e4higere Feststoffbatterien<\/a><\/p>\n Vater der Lithium-Ionen-Batterie gewinnt den Europ\u00e4ischen Erfinderpreis 2019 in der Kategorie au\u00dfereurop\u00e4isches Land<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Lithium-Ionen-Batterien werden mittlerweile in nahezu allen mobilen Ger\u00e4ten als Stromquelle eingesetzt. Eine Optimierung des state-of-the-art k\u00f6nnte allerdings noch entscheidende Verbesserungen in Umweltfreundlichkeit, Leistungsf\u00e4higkeit und Betriebssicherheit bringen. Das Forschungsinteresse konzentriert sich unter anderem auf Alternativen f\u00fcr herk\u00f6mmliche Fl\u00fcssigelektrolyte. Als vielversprechend gelten Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyte. Deren Vorteile: eine deutlich geringere Explosionsgefahr; bei Besch\u00e4digung, wie etwa einem Crash, tritt keine […]<\/p>\n","protected":false},"author":1688,"featured_media":517415,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":""},"categories":[25213],"tags":[45531,45533],"location":[24328],"article_type":[],"serie":[],"archives":[],"internal_archives":[],"reboot-archive":[],"class_list":["post-203309","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nachhaltigkeit-de","tag-keramik-festkoerperelektrolyte","tag-lithium-ionen-de","location-deutschland"],"blocksy_meta":[],"acf":{"subtitle":"","text_display_homepage":false},"author_meta":{"display_name":"Hildegard Suntinger","author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/hildegard-suntinger\/"},"featured_img":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/louis-droege-FuQhr2N1xnU-unsplash-scaled-222x300.jpg","coauthors":[],"tax_additional":{"categories":{"linked":["Nachhaltigkeit<\/a>"],"unlinked":["Nachhaltigkeit<\/span>"]},"tags":{"linked":["Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyte<\/a>","lithium-ionen<\/a>"],"unlinked":["Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyte<\/span>","lithium-ionen<\/span>"]}},"comment_count":"0","relative_dates":{"created":"Posted 6 years ago","modified":"Updated 6 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on January 8, 2020","modified":"Updated on January 8, 2020"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on January 8, 2020 5:00 pm","modified":"Updated on January 8, 2020 5:00 pm"},"featured_img_caption":"","series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/203309","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1688"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=203309"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/203309\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media\/517415"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=203309"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=203309"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=203309"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=203309"},{"taxonomy":"article_type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/article_type?post=203309"},{"taxonomy":"serie","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/serie?post=203309"},{"taxonomy":"archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/archives?post=203309"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=203309"},{"taxonomy":"reboot-archive","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/reboot-archive?post=203309"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}Hohe Forschungsh\u00fcrden<\/h3>\n
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Simulation am Supercomputer<\/h3>\n
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Vorteile von Keramik-Festk\u00f6rperelektrolyten<\/h3>\n
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Atomare Vorg\u00e4nge in NZP-Keramiken<\/h3>\n