Ein billiges und reichlich vorhandenes Material wie Salz hat der Welt der Wissenschaft viel zu bieten, und ein Bereich, in dem es bahnbrechend sein kann, ist die Batteriechemie. Die Verwendung von Salz kann uns helfen, einen Großteil der Kosten und des Aufwands bei der Suche nach knapperem Lithium zu vermeiden, und Chinas CATL hofft, mit seiner ersten kommerziellen Natrium-Ionen-Batterie eine Vorreiterrolle zu übernehmen.
Ähnlich wie bei Lithiumbatterien, die Smartphones, Laptops und einen Großteil der modernen Welt mit Strom versorgen, bewegen Natriumbatterien beim Laden und Entladen des Geräts auch Ionen zwischen zwei Elektroden. Aber Natriumionen werfen mehrere Probleme auf, die Lithiumionen nicht haben. Ionen sind größer und neigen dazu, Verunreinigungen zu bilden, die die Batterielebensdauer verkürzen. Außerdem bieten sie keine Energiedichten, die an das bewährte Lithium heranreichen.
Kürzlich haben Forscher mehrere vielversprechende Lösungen für diese Probleme vorgeschlagen. Einige haben zusätzliches Salz verwendet, um die Lebensdauer der Batterien zu verlängern, einige haben dünne Kupferschichten verwendet, um ihre Leistung zu verbessern, und andere haben es geschafft, die hohe Energiedichte in das Industriestandardformat 18650 zu packen.
CATL sagt, dass seine Forscher diese Probleme mit Natrium-Ionen-Batterien gelöst haben, indem sie ein hartes und poröses Kohlenstoffmaterial für die Anode verwendet und ein anderes Material namens Preußisch-Weiß umstrukturiert haben, um Elektronen neu anzuordnen. Sie bilden die Schlüsselkomponenten der ersten kommerziellen Natrium-Ionen-Batterie des Unternehmens mit beeindruckender Leistung.
Es soll eine Energiedichte von bis zu 160 Wh/kg haben, was weit von der Dichte von Lithiumbatterien von bis zu 285 Wh/kg entfernt ist, aber in der Welt der Natriumbatterien gibt es nichts Vergleichbares. Es kann auch bei Raumtemperatur in 15 Minuten auf 80 Prozent Kapazität aufgeladen und bei -20°C auf 90 Prozent Kapazität gehalten werden.
CATL sagt, dass seine neue Natriumbatterie gut für Elektrofahrzeuge geeignet ist, insbesondere in kälteren Regionen. Es muss gesagt werden, dass die Energiedichte von Lithium-Batterien einer der limitierenden Faktoren für den Elektroverkehr ist, insbesondere in der Luftfahrt, und die Dichte von 160 Wh/kg wird dieses Problem nicht lösen. Es mag jedoch in einigen Bereichen des Transportwesens Nischenanwendungen für eine viel billigere Batterielösung geben, aber CATL hat auch einen Weg gefunden, dieses Dichteproblem zu lösen.
Zusammen mit seiner Natriumbatterie hat das Unternehmen eine Kombilösung herausgebracht, die es als AB-Batterie bezeichnet. Es enthält sowohl Natrium-Ionen- als auch Lithium-Ionen-Zellen in einem System mit einem speziell entwickelten Algorithmus, der den Energiefluss steuert, um die geringere Dichte der Natriumionen-Komponente auszugleichen und seine Leistung zu optimieren.
Das Unternehmen sagt, dass die Batterie auch für den Einsatz in größeren Energiespeichern angepasst werden kann und gehört damit zu mehreren anderen Unternehmen, die zu diesem Zweck kommerzielle Natriumbatterien herstellen. Das Tesla-Batterieunternehmen CATL plant, eine Produktionskette aufzubauen, um seine Natriumbatterie im Jahr 2023 einzusetzen.
Quelle: CATL
2021-07-30 16:42:53
Autor: Vitalii Babkin