Eine neue Lithium-Ionen-Batterietechnologie, die von der US-Armee entwickelt wurde, hat das Interesse von Jeff Dahn geweckt, Teslas wichtigstem Batterieforschungspartner. In der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlichte das CCDC Army Research Laboratory (ARL), ein Teil der US-Armee, eine Studie, die eine neue Batterietechnologie auf der Grundlage einer neuen Kathodenchemie demonstriert.
Die Armee-Forscher behaupten in der Studie, dass die Chemie „vollständig übergangsmetallfrei ist und eine beispiellose hohe Kapazität liefert“. Lithium-Ionen-Batterien mit der Army-Technologie sollen Energie auf hohem Potential mit gut 4,2 Volt speichern können.
Den Ergebnissen zufolge eröffnet die neue Technologie „die Möglichkeit, die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien aufgrund der wässrigen Natur des Elektrolyten erheblich zu erhöhen und gleichzeitig die Sicherheit zu gewährleisten.“ In Kombination mit der früheren Entwicklung von „Wasser-in-Salz-Elektrolyten“ könnten sie eine beeindruckende Energiedichte von 460 Wh / kg erreichen, so die Studie. Aktuelle Elektroauto-Batterien haben eine Energiedichte von 130 bis 140 Wh / kg.
„Solch eine energiereiche, sichere und flexible neue Batterie wird den Soldaten wahrscheinlich das bieten, was sie auf dem Schlachtfeld benötigen: eine zuverlässige Hochenergiequelle mit robuster Toleranz gegen Missbrauch. Wir erwarten, dass sie die Mobilität und die Tödlichkeit eines Soldaten erheblich verbessert und gleichzeitig die logistischen Anforderungen entlastet.“ – Dr. Kang Xu, ARL-Mitarbeiter und leitender Forschungschemiker
Während die neue Batterietechnologie zunächst mit diesem, nun ja, eher kriegerischen Ziel entwickelt wurde, sagt ARL allerdings auch, dass sie ebenfalls in „zivilen Anwendungen für tragbare Elektronik, Elektroautos und große Netzspeicher“ eingesetzt werden könnte. Die hohe Energiedichte wäre womöglich sogar dafür geeignet, rein elektrischer Passagierflugzeuge zu entwickeln. Die Mindestanforderung dafür liegt bei etwa 400 Wh / kg.
Mehrere Batterieforscher haben zu der neuen Studie Stellung genommen, darunter auch Professor Jeff Dahn, der sich von der Arbeit besonders begeistert zeigt: „Die Arbeit der University of Maryland und des Army-Teams ist die kreativste neue Batteriechemie, die ich seit mindestens zehn Jahren gesehen habe“, sagt der Tesla-Berater. „Die Tatsache, dass LiCl und LiBr reversibel Halogen-interkalierten Graphit umwandeln und bilden, ist wirklich unglaublich. Das Team hat eine ermutigende Reversibilität für 150 Zyklen gezeigt und gezeigt, dass in 4-Volt-Zellen, die keine Übergangsmetalle und keine nichtwässrigen Lösungsmittel enthalten, hohe Energiedichten erreichbar sein sollten. Es bleibt abzuwarten, ob eine praktische, langlebige kommerzielle Zelle entwickelt werden kann, aber ich bin von dieser Forschung sehr begeistert.“
Dahn gilt als Vorreiter bei Lithium-Ionen-Batteriezellen. Er arbeitet an Lithium-Ionen-Batterien, seit sie erfunden wurden. Ihm wird zugeschrieben dazu beigetragen zu haben, den Lebenszyklus der Zellen zu verlängern, was ihre Vermarktung beschleunigt hat. Dahns Arbeit konzentriert sich nun hauptsächlich auf eine mögliche Erhöhung der Energiedichte sowie der Haltbarkeit.
Im Jahr 2016 wechselte Dahn mit seiner Forschungsgruppe nach einem 20-jährigen Forschungsvertrag mit 3M in eine neue Zusammenarbeit mit Tesla im Rahmen der neu gegründeten „NSERC / Tesla Canada Industrial Research“. Erst Anfang dieses Jahres hat Dahn ein neues Batteriezellenpatent für Tesla eingereicht – mit dem Anspruch, schneller aufzuladen, langlebiger und kostengünstiger zu sein.
Er und seine Forschergruppe haben auch neue Chemikalien entwickelt, die bereits in Batterien von Tesla verwendet werden. In Bezug auf die neue Batterieentwicklung sagt Dr. Kang allerdings, dass noch „mehr Forschung erforderlich ist, um sie in einer alltagstauglichen Batterie einsetzen zu können.“
Quelle: Electrek – Tesla battery researcher is ‘excited’ about new battery tech developed by the Army
Nur zur Erinnerung: Tesla hat Maxwell übernommen. Bei deren Trockenelektrodentechnologie werden über 500 Wh/kg avisiert.
„In Kombination mit der früheren Entwicklung von „Wasser-in-Salz-Elektrolyten“ könnten sie eine beeindruckende Energiedichte von 460 Wh / kg erreichen, so die Studie. Aktuelle Elektroauto-Batterien haben eine Energiedichte von 130 bis 140 Wh / kg.“
Hier werden leider Äpfel mit Birnen verglichen! Die spezifische Energie des neuen Systems von 460 Wh/kg bezieht sich auf die Materialebene; der Wert für die Elektroauto-Batterien von 140 Wh/kg kann sich aber nur auf Batteriesystem-Ebene beziehen, daher ist der Vergleich hinfällig! Ein fairer Vergelich beider Batterietechnologien auf Zellebene wäre sinnvoll!