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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