Forscher aus Texas wollen Kobalt-freie Batterie auf den Markt bringen

Forscher aus Texas wollen Kobalt-freie Batterie auf den Markt bringen

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Schon lange suchen Forscher nach Wegen, um Kobalt in Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen, vor allem aufgrund der hohen Kosten des Rohstoffs sowie der Teils fragwürdigen menschenrechtlichen Auswirkungen des Bergbaus u.a. im Hauptförderland Kongo. Bisherige Versuche haben jedoch die Leistungs- und Qualitätsstandards von Batterien mit Kobalt oft nicht erfüllt.

Forscher der Cockrell School of Engineering an der Universität von Texas in Austin sagen nun, sie hätten den Code für eine kobaltfreie Lithium-Ionen-Batterie geknackt. Das Team habe eine neue Klasse von Kathoden entwickelt, die mit 89 Prozent einen hohen Nickelgehalt aufweist. Mangan und Aluminium bilden die anderen Schlüsselelemente. Mehr Nickel in einer Batterie bedeutet den Forschern zufolge, dass sie mehr Energie speichern kann. Diese erhöhte Energiedichte soll eine größere Reichweite für Elektroautos ermöglichen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlicht. Das Papier wurde von Arumugam Manthiram geschrieben, Professor an der Walker-Abteilung für Maschinenbau und Direktor des Texas Materials Institute, sowie von Ph.D. Student Steven Lee und Ph.D. Absolvent Wangda Li.

In der Regel ist eine erhöhte Energiedichte nur mit Kompromissen möglich, wie etwa einer kürzeren Lebensdauer – also der Häufigkeit, mit der ein Akku geladen und entladen werden kann, bevor er an Effizienz verliert und nicht mehr vollständig aufgeladen werden kann. Ein Verzicht auf Kobalt verlangsamt normalerweise die chemische Reaktion innerhalb einer Batterie und führt zu einer geringeren Ladefähigkeit – wie schnell die Batterie geladen oder entladen werden kann. Die Forscher sagen jedoch, dass sie die Probleme mit der kurzen Zyklenfestigkeit und der geringen Geschwindigkeit überwunden haben, indem sie eine optimale Kombination der Metalle gefunden haben.

Die meisten Kathoden für Lithium-Ionen-Batterien verwenden Kombinationen von Metallionen wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) oder Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA). Kathoden können ungefähr die Hälfte der Materialkosten für die gesamte Batterie ausmachen, wobei Kobalt das mit deutlichem Abstand teuerste Element ist.

Der Schlüssel zum Durchbruch der Forscher liege auf atomarer Ebene, schreiben sie in einer aktuellen Mitteilung. Sie hätten dafür gesorgt, dass die Ionen der verschiedenen Metalle gleichmäßig über die Kristallstruktur in der Kathode verteilt blieben. Dadurch konnten sie Leistungsverluste vermeiden.

Manthiram, Li und der ehemalige Postdoktorand Evan Erickson arbeiteten mit dem Office of Technology Commercialization der Universität von Texas zusammen, um ein Startup namens TexPower zu gründen, welches die Technologie auf den Markt bringen soll. Die Forscher haben dafür auch bereits Zuschüsse vom US-Energieministerium erhalten.

Quelle: University of Texas – Pressemitteilung vom 14.07.2020

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11 Antworten

  1. Ich frag mich immer wieder was dieses “wegschauen” helfen soll? Jeder der 2 Gehirnzellen besitzt, müsste wissen, dass es für die Menschen dort nichts ändert, ja wahrscheinlich sogar noch mehr Armut auslöst, wenn man sie vom Markt ausgrenzt. Will man damit einfach das mediale Licht vom Kongo wegrücken, damit die unterdrückten Menschen dort unbemerkt verenden können?!
    Die Aufmerksamkeit die jetzt herrscht, hätte politisch genutzt werden sollen um dort lebenswerte Bedingungen zu schaffen.
    Kopf in den Sand, Fokus wieder weg schieben und weiter die verarmten Regionen ausnutzen, dafür stehen leider die Industrieländer.

    1. Was hat der Kobaltanteil mit den Menschen zu tun? Nichts! Es geht darum Geld zu sparen. Wir wissen doch alle, dass kein Unternehmen ernsthaft was für die Menschen macht, es geht immer um den Profit, und der ist ohne Kobalt höher.

      1. „Mehr Profit“ ? Ich mag keine stereotypischen Pauschalaussagen. Kobaltfreie Akkus senken die Herstellkosten von BEV auf Verbrenner Niveau. Damit ist dann der Massenmarkt für BEV möglich. Dass ist der richtige Schritt.

  2. Die kobaltfreie Batterie ist vor allem für das Image der Elektromobilität wichtig. Die Herkunft der Rohstoffe sind für viele Menschen ein Argument gegen Elektroautos. Allerdings ändert die kobaltfreie Batterie nichts an der Situation der Menschen vor Ort. Da bin ich vollkommen Ihrer Meinung. Besser wäre es wenn öffentlicher Druck auf Händler und Behörden aufgebaut würde um die Situation der Menschen vor Ort zu verbessern. Entfällt dieser öffentlicher Fokus hilft das nicht den Menschen. Aktuell hat ein Bekannter auf den Kauf eines Elektoautos verzichtet, wegen der fragwürdigen Herkunft der Rohstoffe. Dieser Bekannter fragt aber nicht wo die Rohstoffe für Smartphones (alle zwei Jahre ein neues) usw. herkommen, er fragt nicht danach welche Rohstoffe in einem Benziner sind (Kobald u.a.), er fragt nicht danach welche Rohstoffe in einem Flugzeug (Kobald, Lithium u.a.) verbaut sind, mit denen er jedes Jahr viele tausend km unterwegs ist. Es ist ja umweltbewusst!
    Das Thema ist in der Öffentlichkeit derart falsch dargestellt, dass es fast unmöglich scheint es sachlich zu kommuniziren.

    1. Ja, das ist leider so. Da hat die Propagandamaschine wunderbar geklappt. Auf einmal sind alle Öko, wenn Sie sich kein BEV kaufen. Man Kanne s sich so bequem in dieser Welt machen.

      Dennoch ist der kobaltfreie Akku wichtig, da Kobalt, im Gegensatz zu den anderen BEV Materialien durchaus ein mangelhaftes Gut ist, welches die Verbreitung hemmen kann und auch so teuer ist, dass die BEV auch deshalb teurer sind als Verbrenner.

    2. Das ist korrekt dargestellt. Im übrrigen ist mehr Nickel nun auch wieder eine Sackgasse wenn man es richtig betrachtet. Man kann es drehen und wenden wie man will, Mobilität ist nie ohne Umweltschädigung zu haben. Man kann sie nur mehr oder weniger belastend gestalten. SWollen wir wirklich etwas tun müssen wir die Mobilität vernüftiger betreiben, nämlich reduzieren auf das was wirklich unbedingt nötig ist. Einmal kurz von Frankfurt nach New York zum Shoppen jetten gehört nicht dazu.

    3. Genauso ist es. Ich habe angefangen, zu jedem Text apropos „E-Autos lassen Kinder im Kongo leiden“, den ich finde, zu antworten. Ich halte dann den Leuten Ihre Smartphones, Laptops und alles andere Akku-trächtige Gerät vor die Nase. Ich schreibe über die Haltbarkeit der Akkus in BEV und deren 2. Leben als stationärer Energiespeicher und schließlich deren Recycling zu 98%. Anschließend frage ich, ob der Akku im Gerät, das er gerade hält das auch kann. Ich habe mir hierzu Texte abgespeichert, die ich dann serviere. Komischerweise, entgegen meiner Annahme, bekomme ich kaum eine bösen Antwort, meist nur betroffenes Schweigen im Netz.
      Vielleicht sollten wir alle so vorgehen, vielleicht würden irgendwann weniger Leute auf das BEV-Bashing aufspringen.

  3. Es ist alles nicht so leicht, die ganzen schmutzigen Benziner und Diesel gegen wirklich umweltfreundlichere Fahrzeuge um zu tauschen. Da auch die E Mobilität noch so viele Hausaufgeben vor sich hat, bis diese einigermaßen umweltfreundlich ist, gehen bestimmt auch noch viele Jahre ins Land. Es ist ja aber auch schon ein toller Schritt wenn es so kommt, wenn kein Kobalt mehr für die Akkus gebraucht wir. Hoffe es werden nicht gleich die nächsten Baustellen umwelttechnisch entstehen. Keiner weiß wo wie es wirklich weiter gehen soll. Denke aber auch nur E Mobilität ist sicher der falsche Weg. Ich hoffe die Regierung wird auch bald sich deutlicher zu Wasserstoff und (Bio)CNG Antrieben bekennen und diese wirklich fördern. Jetzt werden diese Sachen gefördert und auf der anderen Seite Gesetze dagegen gemacht. Dies sind fatale Zeichen der Regierung und dann greifen die Leute doch wieder zum fossilen Verbrenner, was natürlich auch nicht viel hilft. Dann sollten diese wenigstens auch da synthetische Kraftstoffe zum Beispiel aus Mikroalgen zulassen. Es ist noch ein weiter Weg zum ” modernen Indianer”.

    1. Wasserstoff im Auto ist aus physikalischen Gründen nur dann eine Option wenn wir die Sahara annektieren damit wir genug Strom erzeugen können. Mit H2 brauche ich 2-3 mal so viel Energie um von A nach B zu kommen als mit einem BEV.

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