Forscher der US National Aeronautics and Space Administration (NASA), die am Projekt „Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety“ (SABERS) arbeiten, haben Fortschritte bei der Entwicklung einer innovativen Batterie erzielt, die leichter, effizienter und sicherer ist als vergleichbare Batterien, die derzeit verwendet werden Industrie. Die Rede ist von einer Festkörperbatterie, die in ihren Eigenschaften den Lithium-Ionen-Pendants deutlich überlegen ist.
Die Batterieleistung ist ein Schlüsselaspekt bei der Entwicklung nachhaltiger Transportmittel wie Elektroflugzeuge. Batterien müssen eine enorme Energiemenge speichern, die zum Antrieb des Flugzeugs benötigt wird, während sie eine geringe Masse haben und sich mit einer bestimmten Rate entladen müssen.
Um eine solche Batterie herzustellen, verwendete SABERS innovative Materialien, die zuvor in diesem Bereich nicht verwendet wurden. Infolgedessen haben die Forscher erhebliche Fortschritte gemacht. Im vergangenen Jahr ist es ihnen gelungen, die Batterieentladungsrate zunächst um das 10-fache und dann um das weitere 5-fache zu erhöhen, wodurch die Entwicklung dem Ziel näher kam, eine Batterie für den Antrieb des Flugzeugs zu entwickeln.
Die Verwendung innovativer Materialien hat auch eine Reihe von Änderungen am Design und der Verpackung von Festkörperbatterien ermöglicht. Dies half, ihre Masse zu reduzieren und ihre Kapazität zu erhöhen. Anstatt jede einzelne Batteriezelle in einem separaten Stahlgehäuse unterzubringen, wie es bei Lithium-Ionen-Batterien der Fall ist, können alle SABERS-Batteriezellen vertikal in einem Gehäuse gestapelt werden. Mit diesem Ansatz zeigten die Forscher deutlich, dass Festkörperbatterien Autos mit 500 Wh/kg antreiben können, doppelt so viel wie heutige Elektrofahrzeuge.
„Dieses Design eliminiert nicht nur 30-40 % der Batteriemasse, sondern ermöglicht es uns auch, die Energie, die sie speichern kann, zu verdoppeln oder sogar zu verdreifachen, was weit über die Fähigkeiten von Lithium-Ionen-Batterien hinausgeht, die als bahnbrechend gelten. Edge“, sagte Rocco Viggiano, einer der SABERS-Projektteilnehmer (Rocco Viggiano).
Sicherheit ist eine weitere wichtige Voraussetzung für den Einsatz von Batterien in Elektroflugzeugen. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Akkus entzünden sich Solid-State-Akkus nicht, wenn sie physisch beschädigt werden, und können auch in diesem Zustand weiterarbeiten. Die SABERS-Forscher testeten ihre Batterie bei verschiedenen Drücken und Temperaturen. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass es bei fast doppelt so hohen Temperaturen wie Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden kann und ohne dass komplexe Kühlsysteme erforderlich sind.
2022-10-09 17:30:42
Autor: Vitalii Babkin