Materialforschung bei Akkutechniken

Eine Materialforschung ist zwar nicht ein Kernthema im Forum beim Bau eines Schaukampfroboters, aber ich finde die Entdeckung trotzdem erwähnenswert als guten Hinweis für "neue Akkutechnologien".

Bei gleichem Raumvolumen wieder um knapp 50% höhere Akkukapazitäten. Das klingt doch gut. (Siehe u.g. Bericht aus "Elektronik Information / Ausgabe 8 / 2018".
Leider nichts erwähnt, wie es mit der Schnelllade-Eigenschaft aussieht.

o.o.t.:

=> Solange es nicht auf diese Anwendungstechnik hinausläuft:

Quote from Runsler

Warum genau das bei LiFePo nicht passiert, bin ich mir nicht ganz sicher, evt. einfach weil die etwas niedrigere Energiedichte ausreicht, dass es nicht mehr für eine Kettenreaktion ausreicht.

Chemie war auch nicht unbedingt eines meiner Lieblingsfächern, weil ich zuhause damit nicht viel machen konnte. (Als Minderjähriger kriegt man in der Apotheke ja nichts von dem begehrten Zeug wie Schwefel, Phosphor, usw....)

Nach meinem Kenntnisstand sind die LeFePo4-Akkus deswegen nicht so brandgefähred, weil sie nur ein zwanzigstel vom Lithium enthalten wie vergleichbare LiPos. Und: Lithium ist in der ersten Gruppe des Periodensystems, ein Leichtmetall. Es reagiert ziemlich heftig. An dem Chemieversuch kann ich mich noch erinnern, als der Lehrer ein kleines Stückchen Lithium auf die Oberfläche von einem Wasserbehälter aufsetze. Das Stückchen Li "raste" über die Oberfläche des Wassers, bis es endlich komplett oxidiert (?) war.

Das mit dem "Abstandshalter" zwischen den Elementen ist das Problem. Kann man dünner machen. Sobald eine defekte Stelle ist, brennt der Akku. Haben die Akkuhersteller für die Tablets/Laptops genügend bewiesen.

Irgendwo habe ich mal aufgeschnappt, dass in LiPo-Akkus die chemisch gebundene Energie das siebenfache ist, als das, was elektrisch als Nutzenergie gespeichert werden kann. Darum also die heftige Reaktion beim Abbrennen eines Akkus, da wird die chemisch gespeicherte Energie freigesetzt.

Ja, der Artikel gab' keine Details her. Ich wollte trotzdem mal darauf hinweisen, dass sich da viellelicht was tut. Auf die neue Akkugeneration würde ich jetzt nicht unbedingt warten.

Quote from Team Explosive

Hab ich heute beim Stöbern im Netz gefunden und fand es ziemlich interessant:

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Wenn die Akkus mehr Power hätten, wären die ideal für Bots. Dann könnte man sogar noch fahren, wenn der halbe Akku von einem Spinner zerstört wird. (Natürlich weiß ich, dass dann trotzdem die Leistung sinkt)

Eine wirklich interessante Technologie. Abschneiden etc. muss zwar nicht wirklich sein, aber die Resistenz gegen Überladen etc ist wirklich beeindruckend.
(Hab' einen nagelneuen LiPo in meinem Fundus entdeckt, der hat noch nie eine Last oder Ladegerät gesehen. Und hat dicke Backen... )

Quote from Xenoblade

Na da war ich mit meinem Post im falschen Subforum... den lösch ich mal

Kein Problem, verschieb's hierher.
Lieber doppelte Info/Weiterbildung als dass was unter den Tisch fällt.

Aktuell wieder eine neue Nachricht über eine neue Akkutechnologie. Allerdings nicht für uns, sondern für stationäre Anlagen. Trotzdem interessant, dass es jetzt ohne Litium geht....

https://www.br.de/nachrichten/…papierherstellung,RAsb7hK

(Quelle: http://www.br.de / 30.11.2018 : https://www.br.de/nachrichten/…papierherstellung,RAsb7hK )

Bin überrascht, an welchen Materialien derzeit noch geforscht wird: => Natrium-Ionenbatterie

https://www.zdf.de/nachrichten…rien-der-zukunft-100.html

Die Zukunft der Erdnussbauern wäre gesichert.

Aber wem's nicht aufgefallen ist:
So.... ... macht man das nicht! Keine elektrisch leitende Pinzette verwenden und damit die Pole kurzschließen.... *schauder*

Aktuell auf der Heise-Seite einen Artikel über neue LiIo-Technik gefunden:

https://www.heise.de/autos/art…m-Ionen-Akku-4630209.html

Quelle: http://www.heise.de vom 15.01.2020 ; Autor: Florian Pillau => https://www.heise.de/autos/art…m-Ionen-Akku-4630209.html



Konkurrenz für Lithium-Ionen-Akku

Forscher haben den nach eigenen Angaben bislang leistungsfähigsten Lithium-Akku ohne Nickel und Kobalt entwickelt. Mit einer Schwefel-Elektrode könne die Leistung der aktuellen Technologie deutlich übertreffen, schon erste Tests ergaben eine Verdreifachung gegenüber Lithium-Ionen-Akkus

https://www.heise.de/autos/art…9.html?view=bildergalerie
08.01.2020 13:46 Uhr Von

• Florian Pillau

Forscher vermelden die Entwicklung des bislang leistungsfähigsten Lithium-Akkus ohne Nickel und Kobalt. Mit einer Schwefel-Elektrode könne die Leistung der aktuellen Technologie deutlich übertreffen, berichtete die Monash-Universität im australischen Clayton: Schon erste Tests ergaben eine Verdreifachung gegenüber Lithium-Ionen-Akkus.
Der Lithium-Schwefel-Akku bekam dazu eine stabilere Schwefel-Kathode, die auch bei dickeren Schwefelschichten nicht mehr zerkrümelt. Damit erlaubt sie Energiedichten von mehr als 1200 Milliamperestunden pro Gramm, wie die Forscher im Fachmagazin „Science Advances“ schrieben. Damit könnten Lithium-Schwefel-Akkus künftig Vorteile gegenüber den bisher üblichen Lithium-Ionen-Akkus bieten – möglicherweise irgendwann auch im Elektroauto. Doch so weit ist die Entwicklung noch nicht.
Vorteile gegenüber der herkömmlichen Technik
Weltweit wird an leistungsfähigeren Alternativen für Lithium-Ionen-Akkus geforscht, als aussichtsreich gelten Lithium-Metall-, Natrium-Ionen- oder eben Lithium-Schwefel-Akkus. Die bekanntesten Nachteile der gebräuchlichen Lithium-Ionen-Akkus sind ihre Brandgefahr sowie ihr Kapazitätsverlust.
Beim Lithium-Schwefel-Akku bildet ein Gemisch aus Schwefel und Kohlenstoff die Kathode. Beim Entladen reagiert metallisches Lithium der Anode mit dem Schwefel zu Lithiumsulfid und setzt dabei Strom frei. Damit ist eine der höchsten bislang bekannten Energiedichten möglich. Bei geringerem Gewicht (noch aber etwas größeren Einheiten) könnte man dadurch die Reichweite von Elektroautos erhöhen.

Günstig, aber noch nicht e-auto-geeignet

Lithium-Schwefel-Akkus sind zudem leichter und billiger als Lithium-Ionen-Akkus und lassen sich kostengünstig und umweltfreundlich herstellen, wie das an der Studie beteiligte Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden erläutert. Die Technik sei sehr vielversprechend, befinde sich allerdings noch in der Entwicklung. „Erste Anwendungen werden dort gesehen, wo es um geringes Gewicht geht, beispielsweise in der Luftfahrt“, sagte der Leiter der Abteilung chemische Oberflächen- und Batterietechnik am IWS, Holger Althues.
Günstige Rohstoffe statt Konfliktrohstoffen
In der Lithium-Schwefel-Zelle ersetzt Schwefel die Nickel-Kobalt-Kathode der herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie. Das eröffnet das Potenzial für eine kostengünstige Zelle: Schwefel ist im Gegensatz zu den Konfliktrohstoffen Nickel und Kobalt ein billiges Abfallprodukt und weltweit verfügbar. Die Materialien seien der entscheidende Kostenfaktor in der industriellen Batterieproduktion. Hauptproblem der Schwefel- Kathode ist bislang ihre mechanische Alterung. Weil sie sich bei der Aufnahme und Abgabe von Lithium ausdehnt und wieder zusammenzieht, entstehen mit der Zeit Mikrorisse und -brüche in dem Material. Der Lithium-Schwefel-Akku verschleißt dadurch zu schnell.
Schichtaufbau von der Waschmittelproduktion inspiriert
Das australische Forscherteam hat den Schwefel in eine Schicht aus Bindemittel und Kohlenstoff eingebettet, welche die Kathode stabilisiert und so den Leistungs- und Kapazitätsverlust der Zelle verringert. Das Bindemittel aus Natrium-Carboxymethylcellulosen (Na-CMC) hält Schwefel und Kohlenstoff zusammen und soll auch Verhalten und Mikrostruktur stark verbessern. Eine neue Produktionsmethode verteilt das Bindemittel gleichmäßig im Kathodenmaterial und ermöglicht große Reaktionsoberflächen, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Ionendurchlässigkeit.
Der Schichtaufbau sei von der Waschmittelproduktion inspiriert, erläutert die Monash-Universität. Sie ermögliche eine hohe Leistung und Lebensdauer, sowie auch eine einfache und extrem kostengünstige Herstellung mit wasserbasierten Verfahren. So könne der Prozess die Menge umweltgefährdender Abfälle und damit wiederum die Kosten der Produktion stark reduzieren.
„Entwicklungshürden insbesondere beim E-Auto“
Im Test setzten die Forscher ihre neuen Schwefel-Kathoden in größeren Pouch-Zellen ein, wie sie in Elektrofahrzeugen einiger Hersteller seit Langem üblich sind. Dabei zeigte sich ein Wirkungsgrad von 99 Prozent und eine Kapazität dieser Kathoden von mehr als 1200 Milliamperestunden pro Gramm – rund dem Dreifachen gängiger Lithium-Ionen-Akkus. Zudem blieb auch nach mehr als 200 Ladezyklen die Leistung nahezu konstant. Die Wissenschaftler werten die Summe aller positiven Eigenschaften als vielversprechende Faktoren für eine künftige industrielle Produktion, sprechen aber gleichzeitig von „Hürden bei der Entwicklung der Komponenten und Zellen bis zur Marktreife, insbesondere für die Anwendung in Elektrofahrzeugen“.

Quelle: http://www.heise.de vom 15.01.2020 ; Autor: Florian Pillau => https://www.heise.de/autos/art…m-Ionen-Akku-4630209.html

Quote from Buchi

Eine verdreifachung der Akkuleistung ist schon mal ne Hausnummer.

Die Bruchfreudigkeit dürfte den mobilen Einsatz stark einschränken. Aber spontan könnte ich mir so einen Akku in einer PV-Anlage vorstellen, damit tagsüber der produzierte Strom für die Nachtstunden zur Verfügung steht. Aktuell sind die Akkus schweinisch teuer, weil man hohe Kapazitäten bereithalten muss.