TU Graz forscht an Festkörper-Akku als Riesenschritt in Richtung flächendeckende E-Mobilität

TU Graz forscht an Festkörper-Akku als Riesenschritt in Richtung flächendeckende E-Mobilität

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Wir alle wissen, Festkörperbatterien sind so etwas wie ein heiliger Gral für Elektrofahrzeuge. Doch mit jedem Monat der vergeht kommen nicht nur neue Modelle auf die Straße, sondern wir nähern uns auch den serienreifen Festkörperbatterie für diese E-Fahrzeuge. So zumindest die Hoffnung. „Festkörperbatterien wären ein Riesenschritt in Richtung flächendeckende E-Mobilität“, betont Daniel Rettenwander vom Institut für Chemische Technologien von Materialien der TU Graz. Dies mag mit ein Grund dafür sein, dass man an der TU Graz Festkörper-Akkus noch stärker im Blick behält.

Die TU Graz gibt in einer entsprechenden Mitteilung zu verstehen, dass in den vergangenen Jahren an Festkörperelektrolyten intensiv geforscht und Materialien entwickelt wurden, die eine ähnlich hohe Ionen-Leitfähigkeit besitzen wie Flüssigelektrolyte. Stets mit dem Ziel vor Augen Batterien mit festen Elektrolyten, etwa aus Keramiken, zu erschaffen. Denn diese erreichen ungemein höhere Energie- und Leistungsdichten als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien mit Flüssigelektrolyt, und wären obendrein feuerfest. Aber im Rahmen der Forschungen taten sich auch entsprechende Probleme auf.

„An den Grenzflächen bilden sich hohe Widerstände aus, die einen schnellen Ionentransport zwischen den Elektroden verhindern und somit zu einem signifikanten Perfomanceverlust führen. Bei den Übeltätern handelt es sich in den meisten Fällen um die Grenzflächen zwischen Festkörperelektrolyt und Elektrodenmaterial sowie zwischen Partikeln des Elektrolyten selbst“, so die TU Graz. Künftig möchte man den gebremsten Ionen wieder Schwung verleihen und zwar in Form des von Rettenwander geleitete neue „Christian Doppler Labor für Festkörperbatterien“, das gemeinsam mit dem Unternehmenspartner AVL Mitte November 2020 eröffnet wurde.

AVL erhofft sich als Entwickler von Antriebsbatterien viel durch das Labor. Daher habe man sich hinsichtlich der eigenen Unterstützung zunächst auf sieben Jahre verpflichtet. Gemeinsam mit Mittel aus der öffentlichen Hand. Das Budget des CD-Labors mit sieben Mitarbeiter*innen beläuft sich auf insgesamt rund zwei Millionen Euro. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW).

„Die Kooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft ist essenziell, um nachhaltige und umsetzbare Lösungen für komplexe Herausforderung wie die Klimakrise zu finden. Gerade für den Wirtschaftsstandort Österreich birgt der Wissenstransfer zwischen Unternehmen und Hochschulen enormes Potential, um über die konkrete Umsetzung von Forschungsergebnissen durch die Unternehmen international kompetitiv zu bleiben. Deshalb freut es mich sehr, dass im Christian Doppler Labor für Festkörperbatterien die nächsten sieben Jahre intensiv zu diesem wirtschaftlich und gesellschaftlich höchst relevanten Thema geforscht wird.“ – Dr. Margarete Schramböck, Bundesministerin für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort

Rettenwander und sein Team haben bereits zu Beginn der Forschungsarbeiten mehrere Lösungsansätze im Fokus: „Die Stromdichtenverteilung an den Grenzflächen lassen sich zum Beispiel homogenisieren, indem man Zwischenschichten mit fein abgestimmten Lithium-Transporteigenschaften einbringt. Im weiteren wollen wir alternative Ladeformen testen und anstelle von Gleichstrom verschiedene Pulsladeformen verwenden, um eine homogene Lithiumabscheidung zu erzielen.“

Den aktuellen Forschungsstand der Festkörperbatterie ordnet Rettenwander in der dazugehörigen Mitteilung zur Eröffnung des Labors ein: „Die Entwicklung von Festkörperbatterien ist im Gegensatz zu beispielsweise Lithium-Luft-Batterien oder ähnlichen experimentellen Batterietechnologien schon relativ weit vorangeschritten. Es wird zwar noch etwas dauern, bis diese Batterienform auch für Hochenergieanwendungen wie eben in E-Fahrzeugen einsatzbereit ist, aber es ist absehbar – als kleine Batterien für elektronische Bauteile sind Festkörperbatterien vereinzelt schon zu finden – sogar hier in der Steiermark.“

Quelle: TU Graz – TU Graz startet Christian Doppler Labor für Festkörperbatterien

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Festkörper-Akkus ohne brennbare Stoffe wäre ein weiterer Pluspunkt für E-Autos und die Kritiker hätten wieder ein Argument gegen E-Autos verloren. Allerdings dauert es wohl noch einige Jahre bis zur Serienreife, aber das sollte kein Grund sein solange mit dem E-Auto-Kauf zu warten.

Es ist erstaunlich wieviele zusätzliche Elektronen sich da noch unterbringen lassen, so dass die Batterien der Zukunft kaum schwerer sein werden als ein voller Benzin- bzw. Diesel-Kraftstofftank.

Klingt wie Gold aus Stroh machen. Nur hats nie funktioniert. Meine Oma meinte immer, man soll den Abend nicht vorm Morgen loben. Erst auf den Markt bringen, dann jubeln. Fast täglich gibt’s über Wunderakkus zu lesen. Gesehen hat man noch nichts!

Die vielen neuen Batterien funktionieren schon, nur beim Wiederaufladen gibt es Probleme, so dass die neuen Batterien noch nicht genug Ladezyklen haben, um mit Lithium-Ionen-Batterien mitzuhalten.

Es wird daran gearbeitet, nur eine Frage der Zeit – also nichts für Ungeduldige – in 3 bis 5 Jahren dürften die ersten neuen Batterien serienreif sein und in den folgenden Jahren dann günstíger werden.

Du widersprichst Dich selbst im ersten Satz und merkst es nicht mal.Wenn eine Batterie funktioniert,aber es mit den Ladezyklen nicht hinhaut,FUNKTIONIERT SIE EBEN NICHT !!!

Kein Widerspruch – wenn die Batterie genutzt werden kann, dann funktioniert sie, aber sie hält weniger Ladezyklen aus als eine Lithium-Ionen-Batterie, daher wird sie so noch nicht angeboten.

Man will auch bei den neuen Batterien auf 1.000 Ladezyklen oder mehr kommen, damit die Batterie ein normales Autoleben lang durchhält – wäre ja auch schlecht, wenn man jedes Jahr die Batterie erneuern müsste.

Mal abgesehen von den neuen Batterien – hier ein Vergleich von Verbrenner und E-Auto mit den zurzeit vorhandenen Batterien.

„Nach wie vielen Kilometern ist die Ökobilanz des E-Autos besser im Vergleich zum Benziner? – VW Caddy mit Batteriegrösse 51,8 kWh.

Herstellung – Aufladen – Break-eve nach.
Ökostrom – Ökostrom – 20 000 km.
Kohlestrom – Ökostrom – 35 000 km.
Kohlestrom – Kohlestrom – 310 000 km.
(Anmerkung: Herstellung bezieht sich auf die Batterie)

Quelle: „Sensitivity Analysis in the Life-Cycle Assessment of Electric vs. Combustion Engine Cars under Approximate Real-World Conditions”, Hochschule Trier 2020.“

Also wenn die Batterie mit Kohlestrom hergestellt wird, aber mit Solarstrom (z.B. PV-Anlage auf dem eigenen Dach) geladen wird, dann ist nach etwa 3 Jahren das E-Auto im Vorteil gegenüber dem Verbrenner bei der Ökobilanz.

„Die Tendenz, mit immer schwereren Akkus grössere Reichweiten zu erzielen, reduziert den angestrebten ökologischen Vorteil von Elektroautos.“ (Quelle: energie-experten.ch)

Bei neuen Batterien muss es um Gewichtsreduzierung mit maßvoller Reichweitenverlängerung gehen, mehr als 1.000 km macht wenig Sinn. Wenn 130 km/h als Höchstgeschwindigkeit in Deutschland kommt, dann ist nach 8 Stunden eh eine Pause angesagt.

-: !
12/11/20

“ -“ (“ „) ist in der Uung. Es sind Golfautos herstellten, die nur mit Solarenergie betrieben werden können, ohne am Stromnetz aufgeladen zu werden! Das Dach des Autos ist mit einer Solar-Dünnschichtbatterie und einem Motor DA-100SL, modernisiert auf Basis der Technologie „Slawjanka“, ausgestattet.
 
–         Der Leiter des Unternehmens ASPP Weihai Technology teilt seine freudigen Gefühle bezüglich der erzielten Leistung:
 “ ! ö ��. Üä ö, .. , . 15-18 / . . „“ !“
 
–         Das 410-Watt-Solarmodul liefert bis zu 230 Watt — dies reicht aus, um den beim Fahren verbrauchten Strom zu kompensieren, selbst im November. Im Sommer kann das Modul die Batterie an einem sonnigen Tag auf 2,2 kWh aufladen. Der Energievorrat kann nach dem Sonnenuntergang verbraucht werden.

Das Potenzial von Motoren, die ursprünglich unter Einsatz der Technologie entwickelt werden, wird viel höher sein!

In Regionen wie Südamerika, Südostasien, Australien, Afrika lässt diese Entwicklung von der Elektrizitätsversorgung nicht mehr abhängig sein.

–         Es sei daran erinnert, dass Solar Power Glory weltweit führender Entwickler und Hersteller von Solarmodulen ist. Und das Unternehmen ASPP Weihai in China modernisiert in Lizenz klassische Elektromotoren unter Einsatz der Technologie der kombinierten Wicklungen. Herausragende Ergebnisse ihrer gemeinsamen Arbeit demonstrieren der ganzen Welt den Wert der Technologie „Slawjanka“ — und dies ist eines der Hauptziele des Projkets

Mehr zu der Motoren Technologie hier https://solargroup.pro/de/ecd307

Zuletzt bearbeitetet 9 Tage zuvor von Johann Butschbach

Ja klar, oben ein Solar Dach, unten 4 Beifahrer, voller Kofferraum und ab in den Süden…

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