IBM Research arbeitet an Elektroauto-Akku aus Meerwasser-Materialien

Copyright Abbildung(en): IBM

IBM Research, die Entwicklungsabteilung des IT-Konzerns IBM, hat laut einer aktuellen Mitteilung einen Akku entwickelt, der günstiger, effizienter und umweltschonender sein soll als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Unter Verwendung von neuen und unterschiedlichen proprietären Materialien, die noch nie in einer Batterie kombiniert wurden, will das Team von IBM Research eine Chemie für eine neue Art von Batterie entdeckt haben, bei der keine Schwermetalle wie Kobalt und Nickel oder andere Substanzen mit Beschaffungsproblemen verwendet werden.

Diese neue Forschung könnte dazu beitragen, den Bedarf an Schwermetallen in der Batterieproduktion zu verringern und dadruch auch die langfristige Nachhaltigkeit verschiedener Elemente der Energieinfrastruktur zu verbessern. Denn viele Batteriematerialien, einschließlich Nickel und Kobalt, bringen ökologische und humanitäre Risiken mit sich. Insbesondere Kobalt, das unter anderem aus der Konfliktregion Kongo kommt, ist wegen der dortigen unachtsamen und ausbeuterischen Gewinnungspraktiken unter Beschuss geraten.

Die Materialien für die neue IBM-Batterie hingegen können einer Mitteilung zufolge aus Meerwasser gewonnen werden und so die Grundlage für weniger invasive Beschaffungstechniken als derzeitige Methoden des Materialabbaus bilden.

Günstiger, schneller, leistungsfähiger, sicherer?

Genauso vielversprechend wie die Zusammensetzung dieser neuen Batterie ist ihr Leistungspotential. In ersten Tests soll sich gezeigt haben, dass sie die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien in einer Reihe von einzelnen Kategorien übertreffen könne, darunter niedrigere Kosten, schnellere Ladezeiten, höhere Leistung und Energiedichte, hohe Energieeffizienz und geringe Entflammbarkeit.

Das neue Batteriedesign wurde im Battery Lab von IBM Research entdeckt und verwendet ein kobalt- und nickelfreies Kathodenmaterial sowie einen sicheren flüssigen Elektrolyten mit hohem Flammpunkt. Diese einzigartige Kombination aus Kathode und Elektrolyt zeigte die Fähigkeit, Lithiummetalldendriten während des Ladens zu unterdrücken und dadurch die Entflammbarkeit zu verringern, was allgemein als wesentlicher Nachteil für die Verwendung von Lithiummetall als Anodenmaterial angesehen wird.

Diese Entdeckung birgt viel Potenzial für Batterien von Elektroautos, wo die Themen Entflammbarkeit, Kosten und Ladezeit eine sehr große Rolle spielen. Aktuelle Tests zeigen, dass der IBM-Akku, der für hohe Leistung konfiguriert ist, weniger als fünf Minuten benötigen soll, um einen Ladezustand von 80 Prozent zu erreichen. In Kombination mit den relativ geringen Kosten für die Materialbeschaffung könnte das Ziel eines sehr schnell aufladbaren und dennoch kostengünstigen Elektroautos Wirklichkeit werden, so IBM.

Mit einer Leistungsdichte von 10.000 Watt pro Liter übertrifft der IBM-Akku gängige Lithium-Ionen-Technologien. Die Energiedichte ist mit 800 Wh pro Liter auf dem Niveau aktueller Akkus. Darüber hinaus sollen Tests gezeigt haben, dass die IBM-Batterie für einen langen Lebenszyklus ausgelegt werden kann. Dies macht sie zu einer Option für intelligente Stromnetzanwendungen und neue Energieinfrastrukturen, bei denen Langlebigkeit und Stabilität entscheidend sind.

Vom Labor zur Industrie mit Automobil-, Elektrolyt- und Batterieherstellern

Um diese neue Batterie von der frühen explorativen Forschung in die kommerzielle Entwicklung zu überführen, hat IBM Research sich mit Mercedes-Benz Research & Development North America, mit Central Glass, einem weltweit führenden Anbieter von Batterieelektrolyten, und mit dem Batteriehersteller Sidus zusammengeschlossen, um ein Batterieentwicklungs-Ökosystem der nächsten Generation zu schaffen. Dies soll dazu beitragen, die neue Batterietechnologie in die Realität umzusetzen.

Das Team von IBM hat auch eine künstliche Intelligenz (KI) implementiert, um die Batterieleistung weiter zu verbessern, indem sicherere und leistungsstärkere Materialien identifiziert werden. Mithilfe von Techniken des maschinellen Lernens können menschliche Forscher auf Erkenntnisse aus Millionen von Datenpunkten zugreifen, um ihre Hypothese zu untermauern. In den nächsten Schritten sollen Forscher das Innovationstempo in diesem wichtigen Forschungsbereich beschleunigen können.

Quelle: IBM Research — Pressemitteilung vom 18.12.2019

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10 Antworten

  1. Ich fahre seid 04/2019 ein reines Elektroauto mit nur 28 kWh Akku der sich in ca. 30 min aufladen lässt. Die Geschwindigkeit der neuen Entdeckungen im Elektroanwendungsbereich ist schon erstaunlich. Nachdem also die Blockade der Verbrennungsauto Industrie aufgehoben ist, hört man fast täglich von neuen Innovationen. Schnellere ungefährliche Ladung und Kostenersparnis würden den Umstieg zur E-Mobilität stark pushen.

  2. Es ist ja immer eine große Frage welche Technologien es wirklich vom Labor in die Serienproduktion schaffen. Aber bei er Vielzahl an neuen Ansätzen wird sich da sicherlich in den nächsten 10 Jahren was tun. Schon alleine durch die Konkurrenz wird da auch scheinbar unter Hochdruck gearbeitet. Der erste der es schafft mit einem neuen Leistungsfähigeren Akku auf den Markt zu kommen, könnte sich durchsetzen. Wird kein Zufall sein, dass das kurz nach der Lithium-Schwefel Batterie bekannt wird. Es ist halt die Frage ob mehrere System langfristig parallel existieren können. In der Unterhaltungselektronik gab es ja schon öfter solche Konkurrenzkämpfe. Z. B. Blu-ray vs. HD-DVD (die älteren werden sich erinnern )

  3. Schöne Nachrichten, aber die Autos müssen auch wieder kleiner werden. Das einzelne Fahrzeug verbraucht immer noch zu viel Ressourcen. Da hilft ein e Antrieb im 2.5 to SUV nicht viel….

  4. Tolle Entwicklung, aber ich denke, dass die Kombination von “Elektrolyse aus Meerwasser per Photovoltaik/Windkraft” und die “direkte Anlagerung des gewonnnenen Wasserstoffs an LOHCs” die bessere Lösung für alternative Antriebe, eine dezentrale Energieversorgung oder auch die Industrie ist bzw. wäre.

    1. Die Idee statt über Erdöl über Wasserstoff Energie zu transportieren, stammt noch aus einer Zeit, in der alles und jeder Fortschritt der Industrialisierung über die Energie aus fossile Brennstoffen aufgebaut war. Es war gar nicht vorstellbar dass man aus Wind oder sogar Sonne jemals genügend Energie gewinnen könnte um eine Industrie mit ihrem unendlichen Energiehunger am laufen zu halten könnte. Energie über Akkus zu speichern, war absolut undenkbar. Wie effizient man direkt über Strom viele Prozesse betreiben kann, war weder auf dem Schirm noch gab es die Techniken so etwas zu denken.

      Dezentrale Energieversorgung läuft schon Heute über PC-Anlagen mit Hausakku im kleinen. Dieses System setzt sich durch, langsam aber unaufhaltsam. Ich kenne einige Unternehmer, die dieses Prinzip mindestens eine Größenordnung größer in ihren Unternehmen andenken. Auch angespornt von den Akkustationen im 100 Megawatt Bereich z. B. in Australien. Selbst Redox-Flow-Batterie Systeme etablieren sich derzeit serienreif und in allen Größenordnungen. Alles ohne die fatalen Verluste und der exorbitant aufwendigen Technik, die eine zweimalige Umwandlung des Stromes in Wasserstoff erfordern. PKW fahren direkt mit Strom und Akku mit 1/4 der (Primär-)Energie die selbe Strecke wie ein Verbrenner oder Brennstoffzellen Fahrzeug. Durch die enorme Effizienz, wird auch immer klarer, dass selbst der Lastverkehr billiger zuverlässiger und ohne aufwendiger pflege intensiver Technik ohne chemischen Speicher oder Strom-Umwandlung, Batterieelektrisch betrieben werden wird.

      Die Situation hat sich grundlegend geändert. Wir decken Heute ohne Probleme 45% unseres Strombedarfs über Wind und PV, die zudem noch zu den simpelsten und günstigsten Strom erzeugenden Techniken gemausert haben – innerhalb eines Jahrzehnts. Der Preis und die Energiedichte pro Gewicht, Haltbarkeit und Volumen von Akkus, sind schon heute in Regionen vorgedrungen, die deutlich und unübersehbar ankündigen, dass unsere alten Denkweisen von der Realität überholt wurden.

      Es bleiben nur noch der Schiffsverkehr und die großen oft Energie intensiven Industrien. Die Lösungen können vielfältig sein und da es um große Anlagen geht, auch gerne über den Umweg Wasserstoff.

      Wie dieser Artikel ankündigt, Akkus werden nicht stehen bleiben. Akkutechnik entwickelt sich derzeit nicht mal in Stufen, sondern evolutionär und ist trotzdem in immer mehr Bereichen schon konkurrenzlos. Sollte eine einzige solche Entwicklung wie in diesem Artikel beschrieben, tatsächlich einen Durchbruch schafft, was passiert dann mit der technisch anspruchsvolleren Lösungen wie P2G und Brennstoffzelle?

      1. 1) Können sie mir ein Beispiel sagen indem ein Haus mit Accu Energieauthark ist und WP hat. ca. 10 MWh erfoderlich.
        2) Da man zumindest vom Sommer in den Winter speichern muss ist ein ACCU nicht zielführend sondern es erfordert “Chemische Langzeitspeicherung” also werden umwandlungsverluste gar nicht zu umgehen sein. (Ist auch nicht neu denn auch die fossile Verbrennung hat umwandlungsverluste.)
        3) Ihr Argument dass der direkte Stromverbrauch soviel effizienter ist ist zwar richtig aber unterschlägt dass Strom immer zur Verfügung stehen muss und in der Leitung nicht wartet bis er gebraucht wird.
        Batterien sind eine temporäre Lösung aber Langzeitspeicherung (1-12 Monate) und gesicherte Verfügbarkeit kann nur chemisch erfolgen. H2/Brennstoffzelle oder Elektrolytspeicherung können dafür eine Lösung sein.

        Energiespeicherung findet immer entlang der Entropie Gesetzte statt Lagepotential, chemisch oder atomar statt.

  5. Zeit der Innovationen kommt dabei auch Grosse Fiktionen .
    Aus Fiktionen kann Realisationen mit nach entstehen.
    Wie IBM.
    Nur Logik denken und testen dann gehts einfacher.

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