06.01.2020 - Monash University

Weltweit effizienteste Lithium-Schwefel-Batterie entwickelt

Stellen Sie sich vor, Sie hätten Zugang zu einem Akku, der das Potenzial hat, Ihr Telefon fünf Tage lang ununterbrochen mit Strom zu versorgen oder ein Elektrofahrzeug mehr als 1000 km fahren zu lassen, ohne "aufzutanken".

Die Forscher der Monash University stehen kurz davor, die weltweit effizienteste Lithium-Schwefel-Batterie (Li-S-Batterie) zu vermarkten, die die derzeitigen Marktführer um mehr als das Vierfache übertreffen und Australien und andere globale Märkte bis weit in die Zukunft versorgen könnte.

Dr. Mahdokht Shaibani von der Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Monash University leitete ein internationales Forschungsteam, das eine Li-S-Batterie mit ultrahoher Kapazität entwickelte, die eine bessere Leistung und weniger Umweltbelastung als die derzeitigen Lithium-Ionen-Produkte aufweist.

Die Forscher haben ein genehmigtes Patent (PCT/AU 2019/051239) für ihr Herstellungsverfahren eingereicht, und die Prototypzellen wurden von den deutschen F&E-Partnern Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik erfolgreich hergestellt.

Einige der weltgrößten Hersteller von Lithiumbatterien in China und Europa haben Interesse an einer Hochskalierung der Produktion bekundet, wobei Anfang 2020 weitere Tests in Australien stattfinden sollen.

Professor Mainak Majumder sagte, diese Entwicklung sei ein Durchbruch für die australische Industrie und könne die Art und Weise, wie Telefone, Autos, Computer und Solaranlagen hergestellt werden, in der Zukunft verändern.

"Die erfolgreiche Herstellung und Implementierung von Li-S-Batterien in Autos und Stromnetzen wird einen größeren Teil der geschätzten Wertschöpfungskette von 213 Milliarden Dollar an australischem Lithium einnehmen und den australischen Fahrzeugmarkt revolutionieren und allen Australiern einen saubereren und zuverlässigeren Energiemarkt bieten", sagte Professor Majumder.

"Unser Forschungsteam hat von der Regierung und internationalen Industriepartnern mehr als 2,5 Millionen Dollar an Fördermitteln erhalten, um diese Batterietechnologie in Autos und Stromnetzen zu testen, worüber wir uns sehr freuen".

Unter Verwendung derselben Materialien in Standard-Lithium-Ionen-Batterien haben die Forscher das Design der Schwefelkathoden so umgestaltet, dass sie höhere Belastungen ohne Einbußen bei der Gesamtkapazität oder Leistung aufnehmen können.

Inspiriert durch eine einzigartige Brückenarchitektur, die erstmals in den 1970er Jahren bei der Verarbeitung von Waschmittelpulvern aufgezeichnet wurde, entwickelte das Team eine Methode, die Bindungen zwischen den Partikeln herstellt, um Spannungen aufzunehmen und eine Stabilität zu erreichen, die bis heute in keiner Batterie zu finden ist.

Attraktive Leistung, zusammen mit niedrigeren Herstellungskosten, reichlich vorhandenem Material, einfacher Verarbeitung und reduziertem ökologischen Fußabdruck machen dieses neue Batteriedesign attraktiv für zukünftige reale Anwendungen, so Associate Professor Matthew Hill.

"Dieser Ansatz begünstigt nicht nur hohe Leistungskennzahlen und eine lange Lebensdauer, sondern ist auch einfach und extrem kostengünstig in der Herstellung mit wasserbasierten Verfahren und kann zu einer erheblichen Reduzierung von umweltgefährdendem Abfall führen", sagte Professor Hill.

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